机器视觉的相机标定到底是什么？ - 知乎 - 001

安宇雨 - 随手采集
2024-04-12 15:06:11
随手采集
0000-未整理-等待研究

一、前言

相机作为一种视觉传感器，伴随科技的发展融入到了机器人技术、视频监控、空间探索、社交媒体、工业自动化乃至娱乐业等多个领域，在其工作过程中扮演了关键角色。在计算机视觉领域，相机是传递三维世界信息的主要载体，通过视频、图像方式将所得信息以矩阵形式存储在计算机中。然而，实践中到手的相机传感器往往不能直接使用，需要在使用前进行标定校准。谈到相机标定，我们需要清楚的是，相机标定的原理是什么，以及相机为什么需要标定？针对这些疑问，作出以下简要介绍；

二、相机标定的原理和模型

获取相机参数的过程叫做相机标定，大多数情况下是需要通过实验和计算才能得到。

相机标定的参数分为内参和外参，内参包括相机镜头的焦距、光心、畸变参数等；外参指的是相机相对于世界坐标系的运动，即旋转矩阵R和平移向量t。相机标定用到的坐标系有世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系。

一般来说，标定分为两步：

1. 从世界坐标系转换为相机坐标系，在空间中三维点到三维点之间的转换，求取相机外参R,t。

2.从相机坐标系转换为图像坐标系，空间到平面从三维点到二维点的转换，运用了小孔成像模型和Z轴归一化Z轴平面，求取的是相机内参。

三、相机标定的目的和意义

接下来我们谈谈为什么需要标定，在图像测量过程和计算机视觉的应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，而这些几何模型里呈现出来的参数就是相机参数。标定结果的精度及标定算法的稳定性将会直接影响相机工作产生结果的准确性，因此，做好标定工作是获得可靠实验数据的前提，也是科研工作能否顺利进行的先决条件。

在标定好相机后，我们就可以进行下一步实验了，比如根据所得图像进行三维场景的重构等。此外，由于不同相机中的镜头畸变程度也不一样，通过相机标定可以矫正畸变，生成矫正后的图像，能够更直观地反映图像包含的信息。