halcon深度学习标注软件导出数据集之后 halcon 标定

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mob64ca1419e0cc 2024-05-11 14:12:08

文章标签 标定 halcon 图像处理机器视觉 Image 文章分类 深度学习人工智能

标定步骤：

1.设置相机内部参数的初始值

StartCamPar := [0.016,0,0.0000074,0.0000074,326,247,652,494]

set_calib_data_cam_param (CalibDataID, 0, 'area_scan_division', StartCamPar)

1.1 相机型号

（1）面阵

（2）线阵

1.2 参数设置（这里只讲面阵相机）

（1）Division畸变模型

CameraParam:[Focus, Kappa, Sx, Sy, Cx, Cy, ImageWidth, ImageHeight]

（2）Polynomial 畸变模型

CameraParam:[Focus, K1, K2, K3, P1, P2, Sx, Sy, Cx, Cy, ImageWidth, ImageHeight]

注：当镜头为远心镜头时，Focus=0；

1.3 畸变类型的选择

Division畸变模型只适用于进度要求不是很高，标定图片数量较少的情况；Polynomial 畸变模型对镜像

畸变和切向畸变都校正，精度较高，花费时间长。

1.4 标定时个参数值的确定技巧

Focus f:镜头的标称焦距, e.g., 0.016 m.；对于远心镜头为0.

κ: 一般去0.0

Or:

K1, K2, K3,P1, P2:可全部初始化为0

Sx: 由CCD\CMOS确定建议取值如下:

Full image (640*480) Subsampling (320*240)

1/3"-Chip 0.0000055 m 0.0000110 m

1/2"-Chip 0.0000086 m 0.0000172 m

2/3"-Chip 0.0000110 m 0.0000220 m

Sy: 由CCD\CMOS确定建议取值如下:

for example:

Full image (640*480) Subsampling (320*240)

1/3"-Chip 0.0000055 m 0.0000110 m

1/2"-Chip 0.0000086 m 0.0000172 m

2/3"-Chip 0.0000110 m 0.0000220 m

Cx and Cy: 光心坐标初始值，建议取值如下:

for example:

Full image (640*480) Subsampling (320*240)

Cx 320.0 160.0

Cy 240.0 120.0

ImageWidth，ImageHeight:有实际图片大小来初始化该值

for example:

Full image (640*480) Subsampling (320*240)

ImageWidth 640 320

ImageHeight 480 240

2.标定板初始化

CaltabName := 'caltab_30mm.descr'//标定板描述文件

set_calib_data_calib_object (CalibDataID, 0, CaltabName)

3.创建数据模型

create_calib_data ('calibration_object', 1, 1, CalibDataID）

4.获取标定图片

相机拍摄不同位姿下图片8-15张，拍摄图片时标定板尽量覆盖整个视场（标定板要根据工作距离、视场大小定制）；拍摄图片上的圆直径不得小于10个像素

5.加载所有图像，寻找标定板区域，确定圆心，将结果加载到组元中

for I := 1 to NumImages by 1

... acquire image ...

find_caltab (Image, Caltab, CaltabName, SizeGauss, MarkThresh, MinDiamMarks)

find_marks_and_pose (Image, Caltab, CaltabName, StartCamPar, StartThresh, \

DeltaThresh, MinThresh, Alpha, MinContLength, MaxDiamMarks, RCoord, CCoord, StartPose)

set_calib_data_observ_points (CalibDataID, 0, 0, I, RCoord, CCoord, 'all', StartPose)

endfor

下面将Halcon中提取目标点的大致原理说一下：

首先find_caltab 算子对图像高斯滤波（核大小为SizeGauss），接着阈值分割（与之大小为MarkThresh）将标定板的区域找出来， find_marks_and_pose 算子对区域中的圆进行分割，找到圆的个数，周长，坐标位置等应该和标定板描述文件中的一致，否则会自动调整StartThresh，使得StartThresh按照DeltaThresh步长减小到MinThresh，知道找到准确的圆心。

6.有了所有图像中的圆心就可以标定了

calibrate_cameras (CalibDataID, Errors)

返回平均投影误差Errors

* Calibration parameters

CaltabDescr := 'caltab_100mm.descr'

CaltabThickness := 0.0064

NumCameras := 4

NumCalibObjects := 1

NumPoses := 20

CameraType := 'area_scan_polynomial'

StartCamPar := [0.0085, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 6e-6, 6e-6, Width*.5, Height*.5, Width, Height]

* Create camera calibration model and set parameters

create_calib_data ('calibration_object', NumCameras, NumCalibObjects, CalibDataID)

* Set used camara type

set_calib_data_cam_param (CalibDataID, 'all', CameraType, StartCamPar)

* Set used calibration object

set_calib_data_calib_object (CalibDataID, 0, CaltabDescr)

相关算子介绍：

1.create_calib_data( : : CalibSetup, NumCameras, NumCalibObjects : CalibDataID)
创建一个标定（数据）模型
CalibSetup：标定类型
NumCameras：相机数目
NumCalibObjects：图片中标定板个数
CalibDataID：标定模型句柄（标示符）
2.set_calib_data_cam_param( : : CalibDataID, CameraIdx, CameraType, CameraParam : )
相机标定（数字）模型类型和初始参数设置
CalibDataID：标定模型句柄（标示符）
CameraIdx：相机索引号（编号）
CameraType：相机的类型
CameraParam：初始相机的内部参数
3. set_calib_data_calib_object( : : CalibDataID, CalibObjIdx, CalibObjDescr : )
定义校准对象相机校准数据模型的索引
CalibDataID：标定模型句柄（标示符）
CameraIdx：相机索引号（编号）
CalibObjDescr：三维点坐标或文件名
4.find_caltab(Image : Caltab : CalTabDescrFile, SizeGauss, MarkThresh, MinDiamMarks : )
分割标定板区域
Image：图像
Caltab：标定板区域
CalTabDescrFile：文件名
SizeGauss高斯滤波核大小
MarkThresh阈值
MinDiamMarks:标定板上圆的最小直径（像素单位）
5.find_marks_and_pose(Image, CalTabRegion : : CalTabDescrFile, StartCamParam, StartThresh, DeltaThresh, MinThresh, Alpha, MinContLength, MaxDiamMarks : RCoord, CCoord, StartPose)
从图像中提取2D校准标记和外部摄像机参数计算的初始值
Image：图像
CalTabRegion：图像区域
CalTabDescrFile：文件名
StartCamParam：相机的内部参数初始值
StartThresh：初始阈值，用于轮廓检测
DeltaThresh：StartThresh值连续减少到MinThresh的步长
MinThresh：用于轮廓检测的最低阈值
Alpha：过滤器参数，用于轮廓检测
MinContLength:标定圆的最小的轮廓长度
MaxDiamMarks：标定圆的最大直
RCoord：标定圆的ROW坐标值（输出值）
CCoord：标定圆的Cloumn坐标值（输出值）
StartPose：外部相机参数的估计（输出值）
6.calibrate_cameras( : : CalibDataID : Error)
执行相机标定
CalibDataID：标定模型句柄（标示符）
Error：最优投影误差（输出值）
7.set_origin_pose( : : PoseIn, DX, DY, DZ : PoseNewOrigin)
| 1 0 0 DX |
PoseNewOrigin = PoseIn * | 0 1 0 DY |
| 0 0 1 DZ |
| 0 0 0 1 |
设置新的坐标原点，控制输入为原始的位姿和沿着世界坐标系的三个坐标轴的平移量，控制输出为新的位姿
PoseIn：初始位姿
DX,DY,DZ沿各坐标轴的平移值