python 如何使用opencv calibrateCamera函数计算平面坐标转实际坐标

在Python中，使用OpenCV库中的`calibrateCamera`函数可以进行相机标定，从而计算出相机的内参和外参，以实现从平面坐标到实际坐标的转换。以下是使用`calibrateCamera`函数进行相机标定的基本步骤：

1. 准备标定图像：你需要准备一组已知尺度的标定板图片，这些图片用于检测标定板上的角点。

2. 检测角点：使用`findChessboardCorners`函数检测标定板图片上的角点。

3. 提取角点坐标：使用`cornerSubPix`函数对检测到的角点进行亚像素级精确化，以获得更准确的角点坐标。

4. 标定：将所有角点坐标和对应的图像点传递给`calibrateCamera`函数，进行相机标定。

5. 获取内参和外参矩阵：`calibrateCamera`函数会返回相机内参矩阵、畸变系数以及（可选的）外参矩阵。

6. 使用标定结果进行坐标转换：有了内参矩阵和畸变系数，可以使用`undistort`函数来校正图像畸变。然后，如果需要将图像上的点转换为实际世界坐标，可以使用`projectPoints`函数进行透视变换。

请参考以下示例代码：

import numpy as np
import cv2
import glob

# 准备对象点，如 (0,0,0), (1,0,0), (2,0,0) ....,(6,5,0)
# 假设标定板为7x6的棋盘格
objp = np.zeros((6*7, 3), np.float32)
objp[:,:2] = np.mgrid[0:7, 0:6].T.reshape(-1, 2)

# 用于存储所有图片的对象点和图像点的数组
objpoints = [] # 真实世界中的3D点
imgpoints = [] # 图像中的2D点

# 读取标定图像
images = glob.glob('calibration_images/*.jpg')

for fname in images:
    img = cv2.imread(fname)
    gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)

    # 找到棋盘格角点
    ret, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, (7,6), None)

    # 如果找到了，添加对象点，图像点
    if ret == True:
        objpoints.append(objp)
        imgpoints.append(corners)

        # 绘制并显示角点
        img = cv2.drawChessboardCorners(img, (7,6), corners, ret)
        cv2.imshow('img', img)
        cv2.waitKey(500)

cv2.destroyAllWindows()

# 进行相机标定
ret, mtx, dist, rvecs, tvecs = cv2.calibrateCamera(objpoints, imgpoints, gray.shape[::-1], None, None)

# 计算标定板上一个点的世界坐标到图像坐标的转换矩阵
ret, mtx, dist, rvecs, tvecs = cv2.calibrateCamera(objpoints, imgpoints, gray.shape[::-1], None, None)
h, w = img.shape[:2]
newcameramtx, roi = cv2.getOptimalNewCameraMatrix(mtx, dist, (w,h), 1, (w,h))

# 使用标定结果进行坐标转换
for fname in images:
    img = cv2.imread(fname)
    img = cv2.undistort(img, mtx, dist, None, newcameramtx)

    # 提取图像中需要转换的点坐标
    # 假设提取出的点坐标为 pt_img，为numpy数组格式
    # pt_world = cv2.projectPoints(pt_img.reshape(1, 1, 2), rvecs[0], tvecs[0], mtx, dist)[0]
    # pt_world = pt_world.reshape(-1, 3) # 转换为世界坐标系中的坐标

    cv2.imshow('calibresult', img)
    cv2.waitKey(500)

cv2.destroyAllWindows()

确保你有一个实际的棋盘格标定图像文件夹路径，并用你自己的路径替换示例代码中的`'calibration_images/*.jpg'`。