原创摄像机标定

1、基于matlab2016的摄像机标定操作流程:, … _Camera（1） 点击matlab2016界面中APP菜单下CameraCalibration图标-■■-；（2） 在CameraCalibration界面当中点击AddImage图标，加载相机采集的包含激光条纹的靶标图像（在相机标定中激光条纹不参与标定，但它将用于激Chpfkertward己SimSizeofcri6cx£rr<£<ara它尊佝直 gg光传感器的标定），并在 n，「输入靶标方格尺寸（小方格长度尺寸），点击确定。（3） 点击Calibrate图标，对相机进行标定，点击ExportcameraParameter获取相机部分参数。关闭当前界面，出现 界面，点击是，保存CameraParams.mat文件，该文件包含相机及靶标图像中的所有信息，完成相机标定。CameraParams.mat中的参数如下:RadialDistort!onEEvEEv田0WorldUnitsEs-timateSkewNumRadialDistortionCoefficientsEstimateTange-ntialDistortionTranslationVectorsReprqjectionError&RotationVertoFE.NumPattern&IntrinUchAatrixF&calLengthPrincipalPointSkewIVleanRepr&jectionErrorReprojectedPointsRotatienMatric&sIntrinsicMatrix相机内参，RotationMatrices旋转矩阵，TranslationVector平移矩阵,WorldPoints靶标角点在世界坐标O-XY平面内的物理坐标TranslationVector=T=98.305TranslationVector=T=98.305-48.02852.6931137.90 450.4559 fx0u0IntrinsicMatrix=A=01143.1396.8380=0L%0010y01-0.99520.0706 450.4559RotationMatrices=R=-0.0878-0.9494396.8380=r1T2 T3-0.04280.3062 1

WorldPoints=(WorldPoints=(X,Y)其中，WorldPoints靶标角点将参与激光传感器标定中特征点的求解。像素坐标与世界坐标之间的转换关系:Usu=ARTXY/X=00/u0urrrXtYZy0123z110011图2-1激光传感器标定模型2图2-1激光传感器标定模型激光传感器标定就是获取不同位置下的三维特征点，并对其进行平面拟合，获取光平面参数，从图2-1中可以得出如下信息：（1）摄像机标定，获取相机内外参数；（2）激光条纹中心提取，获取激光条纹中心坐标；（3）各坐标系之间的坐标转换。首先，对相机标定获取的共线靶标像素角点坐标及激光条纹中心坐标进行直线拟合，并获取两直线的交点，即特征点像素坐标。再由坐标转换获取特征点在相机坐标系下的物理坐标。最后对获取的多组特征点进行平面拟合，完成激光传感器标定。具体标定步骤如下：设七*w，Yw，Zw为激光条纹和标靶平面共线角点直线相交的一个特征点，因为％点落在0w-XwYw平面内，所以％坐标为匕,Yw,0。七点在图像坐标系下的坐标为外乂。,匕"，Pu与七的关系为：匚0% 七 七su=0<%「1&*q=a[rt]q（2」）

1 001 1 1例系数s是变化且不为0的数，并随着特征点的不同而变化，这样求解特征点的计算过程就会很繁琐，现对公式(2-1)进行如下变换：其中，A其中，A为3*3摄像机内参，R为3*2旋转矩阵，T为3*1平移向量。比u XWS--v=A[RT]Y(2-2)WS1 WS其中：Xws成4与七的关系获取4Xc，匕上系为：XCYCZC101x3其中：Xws成4与七的关系获取4Xc，匕上系为：XCYCZC101x3AV0(2-3)1其中，R为3*3旋转矩阵。联立公式(2-2)、(2-3)获取激光条纹在摄像机坐标系下的一系列特征点。线结构光传感器标定实际上是求取空间状态下光平面方程的过程，设光平面方程为：a*Xc+b*Yc+c*Zc+d=0(2-4)而不在同一条直线上的3点就可确定一个平面，为了提高标定精度高，对获取的多个特征点(Xc.Yc.Zc.)(i=1,2,3・・・n)，采用最小二乘法拟合得到光平面方程系数a，b，c，d完成线结构光标定。线结构光视觉传感器标定示意图如图2-2所示。具体操作步骤如下：(b)特征点转°w(b)特征点转°w—Xw匕平面靶标角点WorldPoints(a)图像坐标系下特征点提取图2-2线结构光视觉传感器标定示意图步骤1：相机标定，获取相机内外参数及靶标角点坐标，即利用上文相机标定获得的参数参与激光传感器的标定。步骤2:提取激光条纹中心坐标，(提取相机标定中采集到的激光条纹靶标图像中的光条中心坐标)。步骤3:采用最小二乘法原理对相机标定所获取的角点像素坐标拟合得到直线Z"2...八，对步骤2所获得的激光条纹中心坐标作直线拟合得I,求图像坐标系下直线Z与直线1112……/的交点Q1(%,V1)，a2(u2>V2)—a(u,v)，原理如图L V V V2-2(a)所示。再利用公式2-2对交点缶弓…*进行坐标变换，即转换到Ow~XwYw平面，如图2-2(b)所示。最后利用公式(2-3)获取交点("疽匕)统一于摄像机坐标系下的(xcn,么,Z^)，即特征点坐标。步骤4：重复步骤2、步骤3获取多组靶标在不同姿态下