基于HALCON的摄像机标定_罗珍茜(3)

3.3

摄像机标定

进行摄像机标定时，标定精度与图像数量有关，至少选择10~15幅。所选图像中标定板的位置应该能覆盖图像的4个角，因为角落处的镜头畸变最大，这样能得到较准确的畸变系数k。

标定过程中，由于使用的是平面标定对象，还会存在这样的问题：如果标定对象平行于成像平面，f和tz的解不唯一。解决方法是在最优化过程中保持Sy不变。

基于HALCON的标定过程如图4所示，read_image（:Image:FileName:）读取名称为FileName的图像Image；

并通过重投影法分析标定结果的平均误差。

e=

Err=e

姨

Σ

i

Io（i）-Ip（i）

2

（4）（5）

式中：e表示均方误差；Io（i）表示原始图像上第i点的向量，Ip（i）表示重投影图像上第i点的向量，i∈（0，N）；N表示标志点总数，例如利用10幅标定板图像进行标定，则

N=10×7×7；平均均方误差Err等于均方误差与标志点总数的比值。

结果如表1所示，效果较好，可以达到使用要求。

表1

f/mmk/（mm-2）Cx/mmCy/mmSx/μmSy/μmErr/%

17.0112-665.881160.511119.59915.2415.210.78

find_caltab（Image:Caltab:CalTabDescrFile，SizeGauss，MarkThresh，MinDiamMarks:）通过3.2节介绍的算法提取图像Images中标定板上的圆形标志来确定标定板的有效区域，效果如图5a所示；find_marks_and_pose（Image，

标定结果比较

相机参数第1组（10幅图像）第2组（20幅图像）第3组（40幅图像）

16.3667-633.210159.723119.52615.3615.380.53

16.0948-627.472159.501119.48015.4015.420.44

CalTabRegion::CalTabDescrFile，StartCamParam，StartThresh，DeltaThresh，MinThresh，Alpha，MinContLength，MaxDiamMarks:Rcoord，Ccoord，StartPose）确定标定板上圆形标志点的二维坐标，并得到摄像机外部参数的初始值，效果如图5b所示；camera_calibration（::NX，NY，NZ，Nrow，

startread_imagefind_caltabfind_marks_and_posecamera_calibrationwrite_cam_par

end

Ncol，StartCamParam，NstartPose，EstimateParams:CamParam，NfinalPose，Errors）计算出摄像机的所有参数，它是通过提供的初始参数为初始值，进行优化搜索获得误差最小化的过程；

5

小结

基于HALCON开发的摄像机标定程序在实际运用

中取得了很好的效果，标定结果精确、运算效率高、跨平台移植性好，操作简单，缩减了开发周期，可以有效地应用于各种计算机视觉系统中。参考文献：

[1][2][3]

李良福，陈卫东，冯祖仁，等.目标跟踪与定位中的视觉标定算法研究[J].应用光学，2008，29（4）：481-486.张广军.机器视觉[M].北京:科学出版社，2005.

write_cam_par（::CamParam，CamParFile:）将标定结果写入CamParFile文件。

图4程序流程图

TSAIRY.Anefficientandaccuratecameracalibrationtechniquefor3Dmachinevision[EB/OL].[2009-12-20]./apps/pubs/default.aspx?id=66690.

[4]STEGERC，ULRICHM，WIEDEMANNC.Machinevisionalgorithmsandapplications[EB/OL].[2009-12-20]./Machine-Vision-Algorithms-Applications-Carsten/dp/3527407340#noop.

（a）确定有效区域

（b）确定二维坐标

图5标定效果

[5]FITZGIBBONA，PILUM，FISHERRB.Directleastsquarefittingofellipses[J].IEEETransactionsonPatternAnalysisandMachineIntelligence，1999，21（5）：475-480.

笕

HALCON强大的图像处理能力，为摄像机自主标定提供了简单有效的方法。

4

实验结果分析

根据上述标定原理和开发步骤，在WindowsXP平

作者简介：

罗珍茜（1984-），女，硕士生，主研机器视觉；薛

雷，副教授；孙峰杰，硕士生；陆士清，硕士生；李长远，硕士生。责任编辑：任健男

收稿日期：2010-01-27

台下利用VC++6.0开发了一个基于HALCON8.2的摄像头标定程序，程序经过严格测试，运行稳定，在黑背景下截取3组数量不同的320×240的标定板图像用于标定，

电视技术

2010年第3404期（总第340期）