[mcj]Opencv张正友相机标定傻瓜教程附代码！-马春杰杰

opencv版本为：2.4.10

贴代码：

#include "opencv2/core/core.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/calib3d/calib3d.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace cv;
using namespace std;
void main()
{
    ifstream fin("calibdata.txt"); /* 标定所用图像文件的路径 */
    ofstream fout("caliberation_result.txt");  /* 保存标定结果的文件 */    
    //读取每一幅图像，从中提取出角点，然后对角点进行亚像素精确化    
    cout<<"开始提取角点………………";
    int image_count=0;  /* 图像数量 */
    Size image_size;  /* 图像的尺寸 */
    Size board_size = Size(4,6);    /* 标定板上每行、列的角点数 */
    vector<Point2f> image_points_buf;  /* 缓存每幅图像上检测到的角点 */
    vector<vector<Point2f>> image_points_seq; /* 保存检测到的所有角点 */
    string filename;
    int count= -1 ;//用于存储角点个数。
    while (getline(fin,filename))
    {
        image_count++;        
        // 用于观察检验输出
        cout<<"image_count = "<<image_count<<endl;        
        /* 输出检验*/
        cout<<"-->count = "<<count;        
        Mat imageInput=imread(filename);
        if (image_count == 1)  //读入第一张图片时获取图像宽高信息
        {
            image_size.width = imageInput.cols;
            image_size.height =imageInput.rows;            
            cout<<"image_size.width = "<<image_size.width<<endl;
            cout<<"image_size.height = "<<image_size.height<<endl;
        }
        /* 提取角点 */
        if (0 == findChessboardCorners(imageInput,board_size,image_points_buf))
        {            
            cout<<"can not find chessboard corners!\n"; //找不到角点
            exit(1);
        }
        else
        {
            Mat view_gray;
            cvtColor(imageInput,view_gray,CV_RGB2GRAY);
            /* 亚像素精确化 */
            find4QuadCornerSubpix(view_gray,image_points_buf,Size(11,11)); //对粗提取的角点进行精确化
            image_points_seq.push_back(image_points_buf);  //保存亚像素角点
            /* 在图像上显示角点位置 */
            drawChessboardCorners(view_gray,board_size,image_points_buf,true); //用于在图片中标记角点
            imshow("Camera Calibration",view_gray);//显示图片
            waitKey(500);//暂停0.5S        
        }
    }
    int total = image_points_seq.size();
    cout<<"total = "<<total<<endl;
    int CornerNum=board_size.width*board_size.height;  //每张图片上总的角点数
    for (int ii=0 ; ii<total ;ii++)
    {
        if (0 == ii%CornerNum)// 24 是每幅图片的角点个数。此判断语句是为了输出 图片号，便于控制台观看
        {    
            int i = -1;
            i = ii/CornerNum;
            int j=i+1;
            cout<<"--> 第 "<<j <<"图片的数据 --> : "<<endl;
        }
        if (0 == ii%3)    // 此判断语句，格式化输出，便于控制台查看
        {
            cout<<endl;
        }
        else
        {
            cout.width(10);
        }
        //输出所有的角点
        cout<<" -->"<<image_points_seq[ii][0].x;
        cout<<" -->"<<image_points_seq[ii][0].y;
    }    
    cout<<"角点提取完成！\n";
    //以下是摄像机标定
    cout<<"开始标定………………";
    /*棋盘三维信息*/
    Size square_size = Size(10,10);  /* 实际测量得到的标定板上每个棋盘格的大小 */
    vector<vector<Point3f>> object_points; /* 保存标定板上角点的三维坐标 */
    /*内外参数*/
    Mat cameraMatrix=Mat(3,3,CV_32FC1,Scalar::all(0)); /* 摄像机内参数矩阵 */
    vector<int> point_counts;  // 每幅图像中角点的数量
    Mat distCoeffs=Mat(1,5,CV_32FC1,Scalar::all(0)); /* 摄像机的5个畸变系数：k1,k2,p1,p2,k3 */
    vector<Mat> tvecsMat;  /* 每幅图像的旋转向量 */
    vector<Mat> rvecsMat; /* 每幅图像的平移向量 */
    /* 初始化标定板上角点的三维坐标 */
    int i,j,t;
    for (t=0;t<image_count;t++)
    {
        vector<Point3f> tempPointSet;
        for (i=0;i<board_size.height;i++)
        {
            for (j=0;j<board_size.width;j++)
            {
                Point3f realPoint;
                /* 假设标定板放在世界坐标系中z=0的平面上 */
                realPoint.x = i*square_size.width;
                realPoint.y = j*square_size.height;
                realPoint.z = 0;
                tempPointSet.push_back(realPoint);
            }
        }
        object_points.push_back(tempPointSet);
    }
    /* 初始化每幅图像中的角点数量，假定每幅图像中都可以看到完整的标定板 */
    for (i=0;i<image_count;i++)
    {
        point_counts.push_back(board_size.width*board_size.height);
    }    
    /* 开始标定 */
    calibrateCamera(object_points,image_points_seq,image_size,cameraMatrix,distCoeffs,rvecsMat,tvecsMat,0);
    cout<<"标定完成！\n";
    //对标定结果进行评价
    cout<<"开始评价标定结果………………\n";
    double total_err = 0.0; /* 所有图像的平均误差的总和 */
    double err = 0.0; /* 每幅图像的平均误差 */
    vector<Point2f> image_points2; /* 保存重新计算得到的投影点 */
    cout<<"\t每幅图像的标定误差：\n";
    fout<<"每幅图像的标定误差：\n";
    for (i=0;i<image_count;i++)
    {
        vector<Point3f> tempPointSet=object_points[i];
        /* 通过得到的摄像机内外参数，对空间的三维点进行重新投影计算，得到新的投影点 */
        projectPoints(tempPointSet,rvecsMat[i],tvecsMat[i],cameraMatrix,distCoeffs,image_points2);
        /* 计算新的投影点和旧的投影点之间的误差*/
        vector<Point2f> tempImagePoint = image_points_seq[i];
        Mat tempImagePointMat = Mat(1,tempImagePoint.size(),CV_32FC2);
        Mat image_points2Mat = Mat(1,image_points2.size(), CV_32FC2);
        for (int j = 0 ; j < tempImagePoint.size(); j++)
        {
            image_points2Mat.at<Vec2f>(0,j) = Vec2f(image_points2[j].x, image_points2[j].y);
            tempImagePointMat.at<Vec2f>(0,j) = Vec2f(tempImagePoint[j].x, tempImagePoint[j].y);
        }
        err = norm(image_points2Mat, tempImagePointMat, NORM_L2);
        total_err += err/=  point_counts[i];   
        std::cout<<"第"<<i+1<<"幅图像的平均误差："<<err<<"像素"<<endl;   
        fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的平均误差："<<err<<"像素"<<endl;   
    }   
    std::cout<<"总体平均误差："<<total_err/image_count<<"像素"<<endl;   
    fout<<"总体平均误差："<<total_err/image_count<<"像素"<<endl<<endl;   
    std::cout<<"评价完成！"<<endl;  
    //保存定标结果      
    std::cout<<"开始保存定标结果………………"<<endl;       
    Mat rotation_matrix = Mat(3,3,CV_32FC1, Scalar::all(0)); /* 保存每幅图像的旋转矩阵 */
    fout<<"相机内参数矩阵："<<endl;   
    fout<<cameraMatrix<<endl<<endl;   
    fout<<"畸变系数：\n";   
    fout<<distCoeffs<<endl<<endl<<endl;   
    for (int i=0; i<image_count; i++)
    {
        fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的旋转向量："<<endl;   
        fout<<tvecsMat[i]<<endl;   
        /* 将旋转向量转换为相对应的旋转矩阵 */   
        Rodrigues(tvecsMat[i],rotation_matrix);   
        fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的旋转矩阵："<<endl;   
        fout<<rotation_matrix<<endl;   
        fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的平移向量："<<endl;   
        fout<<rvecsMat[i]<<endl<<endl;   
    }   
    std::cout<<"完成保存"<<endl;
    fout<<endl;
    system("pause");    
    return ;
}

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#include "opencv2/core/core.hpp"

#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"

#include "opencv2/calib3d/calib3d.hpp"

#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"

#include <iostream>

#include <fstream>

using namespace cv;

using namespace std;

void main()

{

ifstream fin("calibdata.txt"); /* 标定所用图像文件的路径 */

ofstream fout("caliberation_result.txt"); /* 保存标定结果的文件 */

//读取每一幅图像，从中提取出角点，然后对角点进行亚像素精确化

cout<<"开始提取角点………………";

int image_count=0; /* 图像数量 */

Size image_size; /* 图像的尺寸 */

Size board_size = Size(4,6); /* 标定板上每行、列的角点数 */

vector<Point2f> image_points_buf; /* 缓存每幅图像上检测到的角点 */

vector<vector<Point2f>> image_points_seq; /* 保存检测到的所有角点 */

string filename;

int count= -1 ;//用于存储角点个数。

while (getline(fin,filename))

{

image_count++;

// 用于观察检验输出

cout<<"image_count = "<<image_count<<endl;

/* 输出检验*/

cout<<"-->count = "<<count;

Mat imageInput=imread(filename);

if (image_count == 1) //读入第一张图片时获取图像宽高信息

{

image_size.width = imageInput.cols;

image_size.height =imageInput.rows;

cout<<"image_size.width = "<<image_size.width<<endl;

cout<<"image_size.height = "<<image_size.height<<endl;

}

/* 提取角点 */

if (0 == findChessboardCorners(imageInput,board_size,image_points_buf))

{

cout<<"can not find chessboard corners!\n"; //找不到角点

exit(1);

}

else

{

Mat view_gray;

cvtColor(imageInput,view_gray,CV_RGB2GRAY);

/* 亚像素精确化 */

find4QuadCornerSubpix(view_gray,image_points_buf,Size(11,11)); //对粗提取的角点进行精确化

image_points_seq.push_back(image_points_buf); //保存亚像素角点

/* 在图像上显示角点位置 */

drawChessboardCorners(view_gray,board_size,image_points_buf,true); //用于在图片中标记角点

imshow("Camera Calibration",view_gray);//显示图片

waitKey(500);//暂停0.5S

}

int total = image_points_seq.size();

cout<<"total = "<<total<<endl;

int CornerNum=board_size.width*board_size.height; //每张图片上总的角点数

for (int ii=0 ; ii<total ;ii++)

{

if (0 == ii%CornerNum)// 24 是每幅图片的角点个数。此判断语句是为了输出图片号，便于控制台观看

{

int i = -1;

i = ii/CornerNum;

int j=i+1;

cout<<"--> 第 "<<j <<"图片的数据 --> : "<<endl;

}

if (0 == ii%3) // 此判断语句，格式化输出，便于控制台查看

{

cout<<endl;

}

else

{

cout.width(10);

}

//输出所有的角点

cout<<" -->"<<image_points_seq[ii][0].x;

cout<<" -->"<<image_points_seq[ii][0].y;

}

cout<<"角点提取完成！\n";

//以下是摄像机标定

cout<<"开始标定………………";

/*棋盘三维信息*/

Size square_size = Size(10,10); /* 实际测量得到的标定板上每个棋盘格的大小 */

vector<vector<Point3f>> object_points; /* 保存标定板上角点的三维坐标 */

/*内外参数*/

Mat cameraMatrix=Mat(3,3,CV_32FC1,Scalar::all(0)); /* 摄像机内参数矩阵 */

vector<int> point_counts; // 每幅图像中角点的数量

Mat distCoeffs=Mat(1,5,CV_32FC1,Scalar::all(0)); /* 摄像机的5个畸变系数：k1,k2,p1,p2,k3 */

vector<Mat> tvecsMat; /* 每幅图像的旋转向量 */

vector<Mat> rvecsMat; /* 每幅图像的平移向量 */

/* 初始化标定板上角点的三维坐标 */

int i,j,t;

for (t=0;t<image_count;t++)

{

vector<Point3f> tempPointSet;

for (i=0;i<board_size.height;i++)

{

for (j=0;j<board_size.width;j++)

{

Point3f realPoint;

/* 假设标定板放在世界坐标系中z=0的平面上 */

realPoint.x = i*square_size.width;

realPoint.y = j*square_size.height;

realPoint.z = 0;

tempPointSet.push_back(realPoint);

}

object_points.push_back(tempPointSet);

}

/* 初始化每幅图像中的角点数量，假定每幅图像中都可以看到完整的标定板 */

for (i=0;i<image_count;i++)

{

point_counts.push_back(board_size.width*board_size.height);

}

/* 开始标定 */

calibrateCamera(object_points,image_points_seq,image_size,cameraMatrix,distCoeffs,rvecsMat,tvecsMat,0);

cout<<"标定完成！\n";

//对标定结果进行评价

cout<<"开始评价标定结果………………\n";

double total_err = 0.0; /* 所有图像的平均误差的总和 */

double err = 0.0; /* 每幅图像的平均误差 */

vector<Point2f> image_points2; /* 保存重新计算得到的投影点 */

cout<<"\t每幅图像的标定误差：\n";

fout<<"每幅图像的标定误差：\n";

for (i=0;i<image_count;i++)

{

vector<Point3f> tempPointSet=object_points[i];

/* 通过得到的摄像机内外参数，对空间的三维点进行重新投影计算，得到新的投影点 */

projectPoints(tempPointSet,rvecsMat[i],tvecsMat[i],cameraMatrix,distCoeffs,image_points2);

/* 计算新的投影点和旧的投影点之间的误差*/

vector<Point2f> tempImagePoint = image_points_seq[i];

Mat tempImagePointMat = Mat(1,tempImagePoint.size(),CV_32FC2);

Mat image_points2Mat = Mat(1,image_points2.size(), CV_32FC2);

for (int j = 0 ; j < tempImagePoint.size(); j++)

{

image_points2Mat.at<Vec2f>(0,j) = Vec2f(image_points2[j].x, image_points2[j].y);

tempImagePointMat.at<Vec2f>(0,j) = Vec2f(tempImagePoint[j].x, tempImagePoint[j].y);

}

err = norm(image_points2Mat, tempImagePointMat, NORM_L2);

total_err += err/= point_counts[i];

std::cout<<"第"<<i+1<<"幅图像的平均误差："<<err<<"像素"<<endl;

fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的平均误差："<<err<<"像素"<<endl;

}

std::cout<<"总体平均误差："<<total_err/image_count<<"像素"<<endl;

fout<<"总体平均误差："<<total_err/image_count<<"像素"<<endl<<endl;

std::cout<<"评价完成！"<<endl;

//保存定标结果

std::cout<<"开始保存定标结果………………"<<endl;

Mat rotation_matrix = Mat(3,3,CV_32FC1, Scalar::all(0)); /* 保存每幅图像的旋转矩阵 */

fout<<"相机内参数矩阵："<<endl;

fout<<cameraMatrix<<endl<<endl;

fout<<"畸变系数：\n";

fout<<distCoeffs<<endl<<endl<<endl;

for (int i=0; i<image_count; i++)

{

fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的旋转向量："<<endl;

fout<<tvecsMat[i]<<endl;

/* 将旋转向量转换为相对应的旋转矩阵 */

Rodrigues(tvecsMat[i],rotation_matrix);

fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的旋转矩阵："<<endl;

fout<<rotation_matrix<<endl;

fout<<"第"<<i+1<<"幅图像的平移向量："<<endl;

fout<<rvecsMat[i]<<endl<<endl;

}

std::cout<<"完成保存"<<endl;

fout<<endl;

system("pause");

return ;

}

运行前需要先准备标定图片和记录标定图片列表的文本文件，并放入程序所在目录下，如下图所示：

文本文件的内容如下：

运行效果图：

最后在程序所在目录下生成“caliberation_result.txt”文件，记录了标定的误差、相机内外参数信息：

感谢无名前辈提供的测试图例！

Size square_size = Size(10,10); /* 实际测量得到的标定板上每个棋盘格的大小 */
你好，请问下这个Size(10, 10) 中的两个10是怎么算出来的？谢谢

访客7年前 (2019-06-25)回复

这个不是算出来的，是实际打印的棋盘纸的网格大小。

马春杰杰7年前 (2019-06-25)回复
- 非常感谢你的回复，想再请问一下，这个10的单位是什么？是像素还是厘米？是怎么得到的？谢谢。
  
  访客7年前 (2019-06-25)回复
  - 单位是毫米，打印出来之后直接用尺子量的~~
    
    马春杰杰7年前 (2019-06-25)回复
    - 非常感谢！
      
      访客7年前 (2019-06-25)回复
      - 不客气的~~
        
        马春杰杰7年前 (2019-06-25)回复