相机校准 - 结果足够？

Question

我正在使用 Caltech Toolbox 进行相机校准 http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/htmls/example.html 我不太确定我的结果的质量。一开始我有大约 40 张图像，在校准过程中由于重投影误差大而下降了大约 10 张。我将相机安装在三脚架上，并将棋盘放置在某处以避免运动模糊。我把焦距固定到最大。

我猜重投影误差看起来不错，但是焦距、主点和失真的不确定性让我很头疼。虽然给出的不确定性应该是标准偏差的 3 倍，因此涵盖了 99% 的可能偏差（假设为正态分布），但我的结果变化不止于此。这是我从校准中得到的：

第一次尝试：

焦距：fc = [ 952.67300 952.58901 ] ± [ 3.18678 3.24121 ]

主点：cc = [ 641.33128 339.39042 ] ± [ 2.07428 2.53779 ]

kc = [ 0.16627 -0.28830 -0.00118 -0.00074 0.00000 ] ± [ 0.00554 0.00979 0.00093 0.00076 0.00000 ]

第二次尝试：

焦距：fc_left = [ 949.92127 946.43747 ] ± [ 4.75903 4.44547 ]

主点：cc_left = [ 642.39817 345.69787 ] ± [ 2.95598 4.19728 ]

kc = [ 0.13925 -0.23895 0.00141 -0.00062 0.00000 ] ± [ 0.00319 0.00490 0.00054 0.00041 0.00000 ]

第三次尝试：

焦距：fc = [ 949.55376 948.31960 ] ± [ 1.87647 1.73045 ]

主点：cc = [ 644.32264 342.15631 ± [ 1.19304 1.89943 ]

失真

kc = [ 0.15587 -0.26060 -0.00010 0.00018 0.00000 ] ± [ 0.00350 0.00612 0.00061 0.00044 0.00000 ]

像素错误对于所有三个尝试大致相同：

err = [ 0.24621 0.18013 ]（很遗憾我没有保存结果）

我的问题是：

我可以做些什么来改善我的结果？

一般而言，我可以从校准中获得的最佳期望是什么（良好校准的最大不确定性/重投影误差应该是多少）？

谢谢！

Answer 1

我认为您的校准看起来不错。焦距变化是正常的。

您可以尝试将切向失真设置为零。这是当代相机的常见情况。这种情况下甚至还有一个校准标志 CV_CALIB_ZERO_TANGENT_DIST。

如果您有高端相机和光学器件，您可以将主点放在最中心。为此，您可以使用标志 CV_CALIB_FIX_PRINCIPAL_POINT。如果我没记错的话，它的值取自传递的内在参数矩阵。

一般来说，使用 3D 校准对象而不是平面棋盘时，您可以获得更准确的结果。

Answer 2

我在硕士论文期间使用了 caltech 工具箱，使用良好的平面校准网格获得了更好的结果。

你确定你使用的图案真的是平面的吗？
是印刷纸吗？

我建议您首先将校准网格连接到平面（金属是最好的解决方案，但木板也足够了），然后再次校准您的系统。

为了测量校准精度，您可以测量已知物体的尺寸（即长度）（例如，您知道实际测量单位为米的盒子的长度），并将测量值与实际测量值进行比较真正的一个。

还请注意，您必须校准相机所构筑的整个空间，并且要测量的目标对象应定位在您刚刚校准的相同空间体积中。

当然，3D 校准对象是最好的解决方案，但据我所知，没有现成的免费代码可以管理它。