ROS2下进行单目相机标定

本文主要进行在ros2 -humble下大华工业相机和海康工业相机的标定,其他相机也可以参考

首先进行ros2环境的安装

2.5在ubuntu22.04安装ros2_ubuntu20.04安装ros2-CSDN博客

安装工业相机的驱动SDK

1.8安装相机SDK及测试-CSDN博客

安装相机标定工具

sudo apt install ros-humble-camera-calibration-parsers
sudo apt install ros-humble-camera-info-manager
sudo apt install ros-humble-launch-testing-ament-cmake

下载源码,进行编译

camera: ROS2下进行单目相机标定icon-default.png?t=N7T8https://gitee.com/Ludongyi/camera

在vscode中运行相机驱动功能包节点,发布图像话题

海康工业相机

. install/setup.bash 
ros2 launch hik_camera hik_camera.launch.py

大华工业相机

. install/setup.bash
ros2 run ros2_dahua ros2_dahua 

检查图像发布频率

ros2 topic hz /image_raw

下载图像查看器:

sudo apt install ros-humble-rqt-image-view

终端输入命令打开rqt ,左上角选择图像话题名称 image_raw

ros2 run rqt_image_view rqt_image_view

查看图像符不符合标定

启动相机标定节点,开始标定 (注意参数

在工作区中source install/setup.bash

 ros2 run camera_calibration cameracalibrator --size 6x5 --square 0.024 image:=/image_raw  camera:=/camera --no-service-check

参数--size表示棋盘格角点数量,如8x9个格子的棋盘格,角点个数为7x8个,size参数就要写7x8  

--square表示 棋盘格一个小格子的宽度(注意单位为m)

image:=表示:图像话题名称为/image_raw 相机标定节点将从该话题接收图像进行标定

camera:=表示:指定相机名称/camera

移动标定板:

为了达到良好的标定效果,需要在摄像机周围移动标定板,并完成以下基本需求:

(1)移动标定板到画面的最左、右,最上、下方。

(2)移动标定板到视野的最近和最远处。

(3)移动标定板使其充满整个画面。

(4)保持标定板倾斜状态并使其移动到画面的最左、右,最上、下方 。

当标定板移动到画面的最左、右方时,此时,窗口的x会达到最小或满值。同理,y指示标定板的在画面的上下位置,size表示标定板在视野中的距离,也可以理解为标定板离摄像头的远近。skew为标定板在视野中的倾斜位置。每次移动之后,请保持标定板不动直到窗口出现高亮提示。

最远处是移动不到的,所以Size的绿色线亮一半就行。标定板倾斜的时候,要不同的角度倾斜。

条形变为绿色。当calibration按钮亮起时,代表已经有足够的数据进行摄像头的标定,此时请按下calibration并等待一分钟左右,标定界面会变成灰色,无法进行操作,属于正常情况。

如果标定计算时显示python3无响应,去终端看看有标定结果没,没有的话说明你的CPU不行,换台电脑

获得标定结果:

标定完成后,终端会输出校正结果

其中,K为相机内参矩阵,distortion为畸变系数矩阵。
camera matrix:摄像头的内部参数矩阵
distortion:畸变系数矩阵
rectification:矫正矩阵,一般为单位阵
projection:外部世界坐标到像平面的投影矩阵

camera matrix内参矩阵

732.292449 -4.183893 971.275914

0.000000 738.107123 510.723666

0.000000 0.000000 1.000000

内参矩阵中,第一行第一个是 fx , 第二行第二个是 fy ,第一行第三个是 u0 ,第二行第三个是v0

distortion:畸变系数矩阵

-0.100096 0.342159 0.142579 0.11692  0.0

畸变系数的顺序是 (k1, k2, p1, p2,k3)

点击SAVE按钮保存。

如果对标定结果满意,点击COMMIT按钮将结果保存到默认文件夹,/tmp/calibrationdata.tar.gz   下次启动usb_cam节点时,会自动调用。

解压calibrationdata.tar.gz文件

tar -zxvf calibrationdata.tar.gz

查看拍的图片质量,其中ost.yaml文件即为相机的标定的参数文件。

USB相机标定

sudo apt-get install ros-humble-v4l2-camera

在工作空间src中克隆Image Pipeline软件包

git clone https://github.com/ros-perception/image_pipeline.git

编译

colcon build

启动usb相机节点:

刷新环境变量,注意你的分辨摄像头率,禁用电脑内置摄像头

ros2 run image_tools  cam2image --ros-args -p width:=640 -p height:=480 -p frequency:=30.0 -p device_id:=-1

节点发布图像的topic为 /image,如果想将topic重映射为/camera/iamge_raw,则采用如下命令

ros2 run image_tools  cam2image --ros-args -p width:=640 -p height:=480 -p frequency:=30.0 -p device_id:=-1 -r /image:=/camera/image_raw

启动相机标定节点:(注意参数

 ros2 run camera_calibration cameracalibrator --size 7x9 --square 0.20 --ros-args --remap image:=/camera/image_raw --remap camera:=/camera

标定过程与上面同理

......

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