相机标定:张正友标定原理

发布网友发布时间：2024-10-22 21:30

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热心网友时间：2024-11-06 01:02

计算机视觉中的相机标定是确保拍摄图像与实际观测一致的关键步骤。原始图像在拍摄过程中会因镜头畸变而产生偏差，标定操作则通过计算校准后得到修正参数，实现畸变校正，生成与人眼所见景象相符的图像。

相机成像原理通过光束从物体表面反射，经过镜头到达感光元件，形成矩阵操作，将三维空间中的点映射至二维图像像素。相机标定目的在于求解相机内、外参数及畸变参数，校正镜头畸变，生成矫正图像，以及重构三维场景。

标定分为径向畸变、离心畸变和薄棱镜畸变三大类。径向畸变使像点产生径向位置偏差，分为正向枕形畸变和负向桶形畸变。离心畸变源于镜头光学中心与几何中心不一致，包含径向畸变和镜头主光轴不对称引起的切向畸变。薄棱镜畸变由镜头设计缺陷和加工安装误差造成，同时影响径向和切向畸变。

标定方法多样，张正友标定法属于径向畸变修正，通过五个畸变系数（k1、k2、p1、p2、k3）进行校正。标定过程中，至少需要3组以上图片，算法基于角点检测获取图像点，确保棋盘摆放平整，角度控制在45度内，以标定板左上角第一个角点作为原点建立坐标系。

完成标定后，可使用获得的内参矩阵和畸变系数进行图像校正，通过径向和切向畸变矫正公式，实现畸变校正和图像质量提升。最终，通过相机内外参进行三维场景重构，实现图像到世界坐标的转换。

相机标定是计算机视觉中的基础步骤，通过精确校正镜头畸变，不仅生成高质量图像，还为三维场景重构提供关键数据，是计算机视觉应用中不可或缺的环节。