Калибровочные шаблоны

Camera Calibrator и шахматная доска поддержки приложений Stereo Camera Calibrator, круговая сетка и пользовательские шаблоны детектора, чтобы извлечь keypoints. Приложения позволяют вам выбрать шахматную доску, симметричную круговую сетку или асимметричный круговой шаблон детектора сетки. Приложения также обеспечивают способность к вам добавить пользовательский детектор шаблона и обеспечить встроенные шаблоны, чтобы помочь вам создать его.

Что такое калибровочные шаблоны?

Калибровка фотоаппарата оценивает параметры линзы, датчик изображения изображения или видеокамеру. Можно использовать эти параметры, чтобы оценить структуры в сцене и удалить искажение объектива. Параметры камеры включают:

Внутренние параметры — Они относятся к внутренним характеристикам камеры, таким как фокусное расстояние, оптический cente (также известный как основную точку), и скошенный коэффициент.
Значения внешних параметров — Они описывают местоположение (положение и ориентация) камеры в 3-D сцене.

Для большего количества детали о том, как внутренние параметры и значения внешних параметров вычисляются, и объяснения одной камеры (крошечное отверстие) и калибровка fisheye-камеры, видят то, Что Калибровка фотоаппарата? и Калибровочные Основы Подозрительного взгляда, соответственно.

Чтобы оценить внутренние параметры и параметры значений внешних параметров, вам нужны 3-D мировые точки и их соответствующие 2D точки изображений. Можно получить эти соответствия при помощи повторных изображений калибровочного шаблона. Калибровочный шаблон, иногда известный как калибровочную сетку или калибровочную цель, является повторяющимся шаблоном известного размера и интервала.

Например, шаблон шахматной доски состоит из чередования белых и черных квадратов равного размера. Углы квадратов, которые лежат в шаблоне, используются в качестве контрольных точек. Эти углы могут быть обнаружены на 2D калибровочном изображении автоматически при помощи углового алгоритма детектора. Путем принятия точки нижнего правого угла верхнего левого квадрата шахматной доски источник, мы можем также определить их 3-D мировые координаты точек при помощи размера квадратов шахматной доски.

Checkerboard pattern, with origin labeled.

Подобные предположения используются, чтобы идентифицировать источник в различных типах калибровочных шаблонов, так, чтобы алгоритмы могли автоматически идентифицировать их на основе своей структуры. При калибровке стереофотоаппаратов источник шаблона должен исключительно идентифицироваться, и таким образом не должен иметь неоднозначности на 180 градусов. Это означает, шаблон не должен выглядеть одинаково, когда вращается 180 градусами. Это примеры калибровочных шаблонов, которые содержат неоднозначность на 180 градусов и должны избежаться при калибровке стереофотоаппаратов:

Checkerboard, asymmetric, and symmetric grid patterns with 180-degree ambiguity

Поддерживаемые шаблоны

Computer Vision Toolbox™ содержит шаблон в качестве примера для каждого из исходно поддерживаемых типов шаблона. Чтобы открыть файл PDF для любого из этих поддерживаемых шаблонов, выберите ссылку или введите соответствующую команду в MATLAB^® подсказка:

Шаблон шахматной доски:
```
open checkerboardPattern.pdf
```
Симметричный шаблон сетки кругов:
```
open symmetricCirclesGridPattern.pdf
```
Асимметричный шаблон сетки кругов:
```
open asymmetricCirclesGridPattern.pdf
```

Шаблон шахматной доски

Шаблон шахматной доски является обычно используемым калибровочным шаблоном для калибровки фотоаппарата. Контрольные точки для этого шаблона являются углами, которые лежат в шахматной доске. Поскольку углы чрезвычайно малы, они являются часто инвариантными к перспективе и искажению объектива. Приложения калибратора могут также обнаружить частичные шахматные доски, которые могут быть полезными при калибровке камер с широкоугольными объективами. Используйте шахматную доску, которая содержит четное число квадратов вдоль одного ребра и нечетного числа квадратов вдоль другого ребра с двумя черными угловыми квадратами вдоль одной стороны и двумя белыми угловыми квадратами на противоположной стороне. Это позволяет приложению определить ориентацию шаблона и источника. Калибратор присваивает более длинную сторону как x - направление. Квадратный шаблон шахматной доски может привести к неожиданным результатам для значений внешних параметров камеры.

5-by-6 checkerboard, 6-by-5 checkerboard, and 5-by-5 checkerboard

Подготовить шаблон шахматной доски:

Присоедините распечатку шахматной доски к плоской поверхности. Недостатки на поверхности могут влиять на точность калибровки.
Измерьте одну сторону квадрата шахматной доски. Вам нужно это измерение для калибровки. Размер квадратов может варьироваться в зависимости от параметров принтера.
Чтобы улучшить скорость обнаружения, настройте шаблон с как можно меньшей фоновой помехой.

Круговые шаблоны сетки

Круговые шаблоны сетки, иногда называемые grid of circles, являются классом калибровочных шаблонов, которые используют равномерно распределенные круги, чтобы сформировать структуру сетки. Они широко классифицируются в два типа: симметричные и асимметричные шаблоны.

Шаблон	Пример	Описание
Симметричный		Круги располагаются равномерно в строках и столбцах Размерности измеряются в количестве кругов как [height width], где height является количеством кругов в одной строке, и width является количеством кругов в одном столбце. Не может использоваться, чтобы калибровать стереофотоаппараты из-за неоднозначности на 180 градусов.
Асимметричный		Каждая вторая строка кругов возмещена наполовину расстояние столбца между соседними элементами строки. Размерности измеряются в количестве кругов как [dim1 dim2], где dim1 является количеством кругов по измерению, которое содержит то же количество кругов в каждой строке или столбце, и dim2 является количеством кругов через два смежных столбца (или строки) в размерности, где эти два столбца (или строки) содержат неравное количество кругов. Большая плотность точек для того же кругового радиуса. Может использоваться, чтобы калибровать стереофотоаппараты. Никакая неоднозначность на 180 градусов.

Шаблон

Пример

Описание

Симметричный

Symmetric circle grid

Круги располагаются равномерно в строках и столбцах
Размерности измеряются в количестве кругов как [height width], где height является количеством кругов в одной строке, и width является количеством кругов в одном столбце.
Не может использоваться, чтобы калибровать стереофотоаппараты из-за неоднозначности на 180 градусов.

Асимметричный

Asymmeteric circle grid

Каждая вторая строка кругов возмещена наполовину расстояние столбца между соседними элементами строки.
Размерности измеряются в количестве кругов как [dim1 dim2], где
dim1 является количеством кругов по измерению, которое содержит то же количество кругов в каждой строке или столбце, и dim2 является количеством кругов через два смежных столбца (или строки) в размерности, где эти два столбца (или строки) содержат неравное количество кругов.
Большая плотность точек для того же кругового радиуса.
Может использоваться, чтобы калибровать стереофотоаппараты. Никакая неоднозначность на 180 градусов.

Пользовательский шаблон детектора

Можно создать пользовательский шаблон при помощи шаблона. Когда загрузка ваших изображений в калибратор, в диалоговом окне свойств, расширяет раздел Custom Pattern и выбирает Import Pattern Detector, чтобы открыть шаблон. Для примера создания и использования пользовательского шаблона, seeCamera Калибровка Используя Маркеры AprilTag.

Документация