畸变标定

畸变标定模块主要用于对带畸变的标定板图像进行标定，生成相应的畸变校正文件。该模块可应用于定位测量类项目。畸变的主要来源为相机成像时的径向和透视畸变。

说明：

实际使用时，通过该模块生成校正文件后，还需使用畸变校正模块对图像进行校正，方可降低畸变所引入的偏差。

本节内容包含：

模块原理

首先介绍该模块能处理的畸变类型，分为径向畸变、透视畸变以及径向透视畸变三种。

  • 径向畸变：以畸变中心（一般为图像中心）为中心点，沿径向方向产生的畸变。一般是由于镜头不同区域的聚光能力不同或其他原因，导致被测物发生扭曲变形。离中心点距离越远，畸变越大。

    说明：

    径向畸变校正的目标是使得校正后图像中原本发生扭曲的直线恢复成笔直的状态。

  • 透视畸变：即近大远小的畸变。一般是由于被测物与相机之间存在一定倾斜，从而导致图像中被测物边缘夹角与实际相比发生变化的现象。典型现象为棋盘格的格子宽度近大远小。校正后的棋盘格的格子大小完全相同，所有格子宽度以设置的校正点附近格子宽度为基准长度进行校正。

    说明：

    透视畸变校正的目标是使得校正后图像中被测物的夹角与实际保持一致。

  • 径向透视畸变：顾名思义，既存在径向畸变，又存在透视畸变。

图 1 畸变类型

若需要基于发生畸变的图像，得到没有失真的图像以便后续模块（例如拼接、测量类模块）处理，则需要进行畸变标定。该模块算法计算出对应的校正系数后，点击生成标定文件可将畸变校正系数以标定文件的方式保存。

说明：

其中针对径向透视畸变，会同时得出径向校正系数以及透视校正系数。

畸变标定需借助标定板来完成。标定板可以是棋盘格标定板、圆型标定板或海康自研标定板。

说明：

  • 关于标定板的介绍，参见标定板标定的模块原理，此处不详细展开。

  • 海康自研标定板也可以作为普通棋盘格标定板使用。该模块使用海康自研标定板时，无需译码，查找棋盘格角点即可。

使用方法

该模块主要配合图像源模块和畸变校正模块使用。前序模块为图像源模块，使该模块可订阅带畸变的标定板图像；生成的标定文件供畸变校正模块订阅，可对存在相同问题的图像进行校正。

参数配置

此处仅对该模块的基本参数以及运行参数进行介绍，结果显示各模块大同小异，此处不再赘述，具体参见结果显示。

  • 基本参数：

    输入源

    选择前序模块输出的带畸变的标定板图像。

    形状

    可选择全屏或绘制矩形ROI，相关操作参见绘制ROI区域。

    标定文件路径
    更新文件
    生成标定文件

    以上3个参数为标定类模块共有参数，功能与操作基本一致，相关介绍参见N点标定中相关参数的介绍。

  • 运行参数：

    校正点输入

    可选按点、按坐标输入。

    校正中心X/Y
    校正中心点

    设置畸变校正的中心点。

    说明：

    畸变类型中包含径向畸变时，需将校正中心点设置到图像中心，此时校正效果最好。

    畸变类型

    可选透视畸变、径向畸变和径向透视畸变，根据实际情况选择即可。

    标定板类型

    可选棋盘格标定板、圆标定板，根据实际情况选择即可。

    说明：

    该模块使用棋盘格标定时，仅依赖棋盘格的角点坐标信息，因此使用海康自研标定板图像标定时该参数选择棋盘格标定板即可。

    自由度

    可设置拟合homo矩阵时的自由度。可选缩放、旋转、纵横比、倾斜、平移及透射（透视变换），缩放、旋转、纵横比、倾斜及平移（仿射变换）和缩放、旋转及平移（相似性变换）这三种，自由度逐步降低，推荐使用默认选项。

    举例：正方形通过透视变换可能会变成梯形，通过仿射变换可能会变成矩形，通过相似性变换虽还是正方形但大小会发生变化。

    中值滤波状态

    可设置提取角点前是否执行中值滤波。可选执行滤波和无滤波，推荐使用默认值。

    权重函数

    可选最小二乘、Huber、Tukey三种算法权重函数，推荐使用默认选项。

    选择Huber或Tukey时，需设置权重系数参数。

    权重系数

    对应选择函数的削波因子，推荐使用默认值。

模块结果

该模块的模块结果涉及参数请参见畸变标定。

调试建议

使用该模块进行标定时，建议确保以下内容：

  • 标定时，建议将标定板占满视野，此时标定效果最好。

  • 畸变类型中包含径向畸变时，需要将校正中心点设置到图像中心，此时径向畸变矫正的效果最好。

  • 畸变类型中包含透视畸变时，若图像中提取到的特征点行数大于列数，会对图像进行旋转。若不希望旋转，建议拍摄之前保证图像中的特征点行数小于列数。