请提供一个估算摄像机外参和内参的计算方法,并用C++和PYTHON代码实现

时间: 2024-03-01 21:55:30 浏览: 136
估算摄像机外参和内参的计算方法是使用相机标定。相机标定是通过拍摄已知物体的图像并测量其实际尺寸,来计算相机的内参和外参的过程。 具体步骤如下: 1. 准备标定板:使用黑白棋盘格或者其他已知形状的标定板,将其放置在拍摄场景中。 2. 拍摄标定板:使用相机拍摄标定板的多张图像,保证标定板在拍摄过程中位置和姿态不变。 3. 提取角点:对每张图像进行角点提取,即在标定板上检测黑白交界处的角点。 4. 计算内参:使用提取的角点计算相机的内参,包括相机的焦距、主点、畸变参数等。 5. 计算外参:使用提取的角点以及标定板的已知尺寸,通过三维重建的方法计算相机的外参,包括相机的旋转矩阵和平移向量。 下面给出C++和Python代码实现: C++代码实现: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <opencv2/opencv.hpp> using namespace std; using namespace cv; int main() { // 1. 准备标定板 Size boardSize(9, 6); // 棋盘格大小 float squareSize = 20; // 格子大小,单位mm vector<vector<Point3f>> objectPoints; // 保存标定板上每个格子的三维坐标 vector<vector<Point2f>> imagePoints; // 保存每张图像中提取到的角点坐标 vector<Point3f> obj; // 标定板上每个格子的三维坐标 for(int i = 0; i < boardSize.height; ++i) { for(int j = 0; j < boardSize.width; ++j) { obj.push_back(Point3f(j * squareSize, i * squareSize, 0)); } } // 2. 拍摄标定板 VideoCapture cap(0); // 打开相机 if(!cap.isOpened()) { cout << "无法打开相机!" << endl; return -1; } namedWindow("标定图像", WINDOW_NORMAL); while(true) { Mat frame, gray; cap >> frame; // 获取相机图像 cvtColor(frame, gray, COLOR_BGR2GRAY); vector<Point2f> corners; bool found = findChessboardCorners(gray, boardSize, corners, CALIB_CB_ADAPTIVE_THRESH | CALIB_CB_NORMALIZE_IMAGE); if(found) { drawChessboardCorners(frame, boardSize, corners, found); imshow("标定图像", frame); char c = waitKey(1); if(c == 27) { break; } if(c == ' ') { objectPoints.push_back(obj); imagePoints.push_back(corners); cout << "已拍摄 " << objectPoints.size() << " 张图像" << endl; } } else { imshow("标定图像", frame); waitKey(1); } } destroyWindow("标定图像"); cout << "拍摄完成!" << endl; // 3. 计算内参 Mat cameraMatrix, distCoeffs; vector<Mat> rvecs, tvecs; calibrateCamera(objectPoints, imagePoints, Size(gray.rows, gray.cols), cameraMatrix, distCoeffs, rvecs, tvecs); cout << "相机内参:" << endl << cameraMatrix << endl; cout << "畸变参数:" << endl << distCoeffs << endl; // 4. 计算外参 Mat rvec, tvec; bool found = solvePnP(obj, imagePoints[0], cameraMatrix, distCoeffs, rvec, tvec); if(found) { cout << "相机旋转向量:" << endl << rvec << endl; cout << "相机平移向量:" << endl << tvec << endl; } else { cout << "无法计算相机外参!" << endl; } return 0; } ``` Python代码实现: ```python import cv2 import numpy as np # 准备标定板 board_size = (9, 6) # 棋盘格大小 square_size = 20 # 格子大小,单位mm object_points = [] # 保存标定板上每个格子的三维坐标 obj = np.zeros((board_size[0] * board_size[1], 3), np.float32) obj[:, :2] = np.mgrid[0:board_size[0], 0:board_size[1]].T.reshape(-1, 2) * square_size for i in range(10): object_points.append(obj) # 拍摄标定板 cap = cv2.VideoCapture(0) # 打开相机 if not cap.isOpened(): print("无法打开相机!") exit() cv2.namedWindow("标定图像", cv2.WINDOW_NORMAL) image_points = [] while True: ret, frame = cap.read() # 获取相机图像 gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY) found, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, board_size, cv2.CALIB_CB_ADAPTIVE_THRESH | cv2.CALIB_CB_NORMALIZE_IMAGE) if found: cv2.drawChessboardCorners(frame, board_size, corners, found) cv2.imshow("标定图像", frame) c = cv2.waitKey(1) if c == 27: break if c == ord(' '): image_points.append(corners) print("已拍摄 {} 张图像".format(len(image_points))) else: cv2.imshow("标定图像", frame) cv2.waitKey(1) cv2.destroyWindow("标定图像") print("拍摄完成!") # 计算内参和外参 _, camera_matrix, dist_coeffs, rvecs, tvecs = cv2.calibrateCamera(object_points, image_points, gray.shape[::-1], None, None) print("相机内参:") print(camera_matrix) print("畸变参数:") print(dist_coeffs) rvec, tvec, inliers = cv2.solvePnPRansac(obj, image_points[0], camera_matrix, dist_coeffs) print("相机旋转向量:") print(rvec) print("相机平移向量:") print(tvec) ``` 以上是估算摄像机外参和内参的计算方法和代码实现。需要注意的是,拍摄标定板的过程中,需要保证标定板在拍摄过程中位置和姿态不变,否则会影响标定的结果。
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