基于HALCON的摄像机标定_罗珍茜

文章编号：1002－8692（2010）04-0100-03

基于HALCON的摄像机标定*

罗珍茜，薛

雷，孙峰杰，陆士清，李长远

（上海大学通信与信息工程学院，上海200072）

【摘

实用设计··

要】利用HALCON图像处理软件提供的标定板模板，并充分考虑了透镜的径向畸变影响及求解方法，给出了基于HALCON

的摄像机标定算法。该算法充分发挥了HALCON的函数库功能，提高了标定精度和计算效率，具有良好的跨平台移植性，可满足各种计算机视觉系统的需要。

【关键词】计算机视觉；摄像机标定；HALCON【中图分类号】TP391

【文献标识码】A

CameraCalibrationBasedonHALCON

LUOZhen-xi,XUELei,SUNFeng-jie,LUShi-qing,LIChang-yuan

（SchoolofCommunicationandInformationEngineering,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China）

【Abstract】AnalgorithmofcameracalibrationbasedonHALCONisgiven.Thealgorithmisbasedoncalibrationplatetemplate

ofHALCONandconsiderationforaradialdistortionoflensandsolutions.libraryeffectively,

improvestheprecisionandefficiencyofcomputation.

Thisalgorithmmakesuseofthefunctionsofthe

Italsohasagoodpropertyfortheapplicationtomulti-

platformandcanmeetthedemandsofapplicationinvariouscomputervisionsystems.

【Keywords】computervision;cameracalibration;HALCON

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引言

近年来，主动视觉在动态目标监控与跟踪、合作目

有完善的综合标准软件库和机器视觉集成开发环境。

HALCON提供了丰富的函数库，包括blob分析、形态学、模式匹配、测量、三维目标识别和立体视觉等。它支持

标与非合作目标位置测量，以及工业生产线监测中有着广泛的应用。在主动视觉中，摄像机焦距、光学中心以及外参数是可变的，这些参数的动态在线标定在主动视觉中有重要作用。要利用摄像机进行视觉感知获取目标的三维信息，就必须进行摄像机标定，以确定摄像机的参数[1]。摄像机标定是指建立摄像机图像像素位置和场景点位置之间的关系，其途径是根据摄像机模型，由已知特征点的图像坐标和世界坐标求解摄像机的模型参数[2]。精确标定摄像机内外参数不仅可以直接提高测量精度，而且可以为后续的立体图像匹配与三维重建奠定良好的基础。

国内外许多学者提出了摄像机标定的方法，并得到广泛应用。传统的摄像机标定方法采用的是基于3D立体靶标的摄像机标定，但是3D立体靶标制作成本高，制作方法复杂。RogerTsai[3]提出基于径向约束的两步法，该方法计算量适中，精度较高。张正友提出基于2D平面靶标的摄像机标定法，该方法克服了3D靶标的缺点，且标定过程中摄像机拍摄角度改变对标定结果无影响。

Windows，Linux和Solaris操作环境，整个函数库可以用C，C++，C#，VisualBasic和Delphi等多种普通编程语言开发，有效提高了开发效率，并且执行速度快，具有良好的跨平台移植性。

2

摄像机模型

为了标定摄像机，首先需要建立一个模型将世界坐

标系中三维空间点投影到二维图像中，该模型由摄像机和镜头组成。在机器视觉应用中常用到的两种摄像机模型为面阵摄像机模型和线阵摄像机模型。线阵摄像机模型相对面阵摄像机模型要复杂许多，笔者介绍的是常用的面阵摄像机模型。在实际应用中，通常使用针孔摄像机，它的面阵摄像机模型如图1所示。其中，图像坐标系（r，c），成像平面坐标系（u，v），摄像机坐标系（xc，yc，zc），世界坐标系（xw，yw，zw），Sx和Sy是缩放比例因子，它们表示图像传感器上水平和垂直方向上相邻像素之间的距离。f表示的并不是镜头的焦距，而是摄像机主距。点P是世界坐标系中点Pw在成像平面上的投影。

世界坐标系中的点Pw=（xw，yw，zw）T变换到它在成像

HALCON是德国MVtec公司开发的图像处理软件，它具

*上海市重点学科和科委重点实验室项目（S30108，08DZ2231100）

电视技术

2010年第3404期（总第340期）