勇哥的视觉实验:halcon的单相机标定

单相机标定的目的是完成像素坐标到世界坐标之间在的转换。

使用halcon标定助手完成的即是单相机标定。


程序运行后,载入10张标定板文件,最后用calibrate_cameras算子执行标定。

这一步相当于标定向导中载入十标定板图片,最后点击标定按钮。

有关halcon标定向导的标定说明见勇哥的另一篇贴子《勇哥的视觉实验:halcon的标定助手》。

a1.gif


标定完成后,接下来进行测量。

先测量标定版外框之间的宽度,你可能注意到它的值是3.992cm,这个值明显不对。

因为照片中人托着标定板,少说也有半米宽是不是?

其实是因为代码中勇哥指定标定板的描述文件不对的原因。(它不是图片中那块巨大的标定板的描述文件) 

CalTabDescrFile:='calib_40mmThick1.5.descr'


接下来显示标定板全部圆的半径1,半径2的平均值,以及这个平均值的标准差。

这个平均值与标准差分为图像坐标系和世界坐标系的两组值来显示。

image.png


a2.gif


代码如下:

dev_close_window()
dev_open_window(0, 0, 768, 576, 'black', WindowHandle)
dev_update_off()
dev_set_draw('margin')
dev_set_line_width(3)
set_display_font(WindowHandle, 14, 'mono', 'true', 'false')

*这里的标定板文件名要改成halcon安装目录下的calib目录下有的名字 
*例如勇哥的安装目录是:E:\Program Files\MVTec\HALCON-18.11-Progress\calib
CalTabDescrFile:='calib_40mmThick1.5.descr'
gen_cam_par_area_scan_division (0.008, 0, 0.0000086, 0.0000086, 384, 288, 768, 576, StartCamPar)
create_calib_data ('calibration_object', 1, 1, CalibDataID)
set_calib_data_cam_param (CalibDataID, 0, [], StartCamPar)
set_calib_data_calib_object (CalibDataID, 0, CalTabDescrFile)
NumImages:=10
for I:=1 to NumImages by 1
    read_image (Image, 'calib/calib-3d-coord-' + I$'02d')
    dev_display (Image)
    Message := 'Find calibration plate in\nall calibration images (' + I + '/' + NumImages + ')'
    disp_message (WindowHandle, Message, 'window', 12, 12, 'black', 'true')
     
    find_calib_object (Image, CalibDataID, 0, 0, I - 1, [], [])
    get_calib_data(CalibDataID, 'camera', 0, 'init_params', StartCamPar)
    *这里取得的外参Pose是预估值
    get_calib_data_observ_points(CalibDataID, 0, 0, I-1, Row, Column, Index, Pose)
    get_calib_data_observ_contours(Contours, CalibDataID, 'caltab', 0, 0, I-1)
    gen_cross_contour_xld(Cross, Row, Column, 6, 0.785398)
    dev_set_color('green')
    dev_display(Contours)
    dev_set_color('yellow')
    dev_display(Cross)
   
endfor
disp_continue_message(WindowHandle, 'black','true')
stop()
*单相机标定
calibrate_cameras(CalibDataID, Error)
get_calib_data(CalibDataID, 'camera', 0, 'params', CamParam)
get_calib_data(CalibDataID, 'calib_obj_pose', [0,0], 'pose', Pose)

for I := 1 to NumImages by 1
    read_image (Image, 'calib/calib-3d-coord-' + I$'02d')
    * 
    * 现在测量标定片外黑边的宽度
    get_measure_positions (Image, PlateRegion, CalibDataID, I, Distance, Phi, RowCenter, ColumnCenter)
    gen_rectangle2_contour_xld (Rectangle, RowCenter, ColumnCenter, Phi, Distance * 0.52, 8)
    gen_measure_rectangle2 (RowCenter, ColumnCenter, Phi, Distance * 0.52, 8, 768, 576, 'nearest_neighbor', MeasureHandle)
    * 
    measure_pos (Image, MeasureHandle, 1, 40, 'all', 'all', RowEdge, ColumnEdge, Amplitude, Distance1)
    Rows := [RowEdge[0],RowEdge[|RowEdge| - 1]]
    Columns := [ColumnEdge[0],ColumnEdge[|RowEdge| - 1]]
    gen_cross_contour_xld (Cross, Rows, Columns, 16, Phi)
    * 
    * 两个边框上的点转为世界坐标
    get_calib_data (CalibDataID, 'calib_obj_pose', [0,I - 1], 'pose', Pose)
    image_points_to_world_plane (CamParam, Pose, Rows, Columns, 'm', SX, SY)
    distance_pp (SY[0], SX[0], SY[1], SX[1], Width)
    * 
    * 显示测量结果
    dev_display (Image)
    dev_set_color ('white')
    dev_set_line_width (3)
    dev_display (Rectangle)
    dev_set_color ('green')
    dev_set_draw ('fill')
    dev_set_line_width (2)
    dev_display (Cross)
    dev_set_draw ('margin')
    disp_message (WindowHandle, 'Width = ' + (Width * 100)$'8.3f' + 'cm', 'window', 12, 12, 'black', 'true')
    disp_continue_message (WindowHandle, 'black', 'true')
    *stop ()
     wait_seconds(0.5)
    * 
    * Now, measure the size of the calibration marks
    * 
    * Extract the ellipses in the image
    erosion_circle (PlateRegion, ROI, 17.5)
    reduce_domain (Image, ROI, ImageReduced)
    edges_sub_pix (ImageReduced, Edges, 'canny', 1, 20, 60)
    select_contours_xld (Edges, SelectedEdges, 'contour_length', 20, 99999999, -0.5, 0.5)
    * Fit ellipses to extracted edges
    fit_ellipse_contour_xld (SelectedEdges, 'fitzgibbon', -1, 2, 0, 200, 3, 2, Row, Column, Phi, Radius1, Radius2, StartPhi, EndPhi, PointOrder)
    MeanRadius1 := mean(Radius1)
    MeanRadius2 := mean(Radius2)
    DevRadius1 := deviation(Radius1)
    DevRadius2 := deviation(Radius2)
    * Transform the ellipses to world coordinates, where they should be circles
    * and convert the circles from meters to millimeters so that we can see them.
    contour_to_world_plane_xld (SelectedEdges, WorldCircles, CamParam, Pose, 'mm')
    * Fit ellipses to the circles in world coordinates
    fit_ellipse_contour_xld (WorldCircles, 'fitzgibbon', -1, 2, 0, 200, 3, 2, Row, Column, Phi, RadiusW1, RadiusW2, StartPhi, EndPhi, PointOrder)
    MeanRadiusW1 := mean(RadiusW1)
    MeanRadiusW2 := mean(RadiusW2)
    DevRadiusW1 := deviation(RadiusW1)
    DevRadiusW2 := deviation(RadiusW2)
    * 
    * Display results of ellipse measurement
    dev_display (Image)
    dev_set_color ('yellow')
    dev_set_line_width (3)
    dev_display (SelectedEdges)
    Message := 'Measured dimensions of the ellipses'
    Message[0] := '                    Mean Radius1; Mean Radius2; (Standard deviations [%])'
    Message[1] := 'Image coordinates:       ' + MeanRadius1$'5.2f' + 'px; ' + MeanRadius2$'5.2f' + 'px            (' + (DevRadius1 / MeanRadius1 * 100)$'4.2f' + ', ' + (DevRadius2 / MeanRadius2 * 100)$'4.2f' + ')'
    Message[2] := 'World coordinates:       ' + (MeanRadiusW1 / 10)$'5.2f' + 'cm; ' + (MeanRadiusW2 / 10)$'5.2f' + 'cm            (' + (DevRadiusW1 / MeanRadiusW1 * 100)$'4.2f' + ', ' + (DevRadiusW2 / MeanRadiusW2 * 100)$'4.2f' + ')'
    disp_message (WindowHandle, Message, 'window', 12, 12, 'black', 'true')
    if (I < 10)
        disp_continue_message (WindowHandle, 'black', 'true')
        stop ()
    endif
    wait_seconds(0.5)
endfor

自定义函数get_measure_positions的代码如下:

* 提取特征
threshold (Image, Region, 0, 120)
connection (Region, ConnectedRegions)
select_shape (ConnectedRegions, SelectedRegions, ['holes_num','rect2_len1','rect2_len2'], 'and', [1,120,120], [1,200,200])
fill_up (SelectedRegions, PlateRegion)
*从表的边框构造线条
gen_contour_region_xld (PlateRegion, Contours, 'center') //画轮廓
segment_contours_xld (Contours, ContoursSplit, 'lines', 7, 4, 2)//分割轮廓
regress_contours_xld (ContoursSplit, RegressContours, 'no', 1)//计算回归(后一步的先决条件,下一步包含direction  or currature)
select_contours_xld (RegressContours, VerticalContours, 'direction', rad(45), rad(135), -0.5, 0.5)   //过滤轮廓
select_contours_xld (VerticalContours, LongContours, 'length', 150, 500, -0.5, 0.5)
* 获取两条线段的端点
select_obj (LongContours, Contour, 1)//选第一条线
get_contour_xld (Contour, Rows, Columns)
RowBegin1 := Rows[0] //两端点
ColBegin1 := Columns[0]
RowEnd1 := Rows[|Rows| - 1]
ColEnd1 := Columns[|Columns| - 1]
select_obj (LongContours, Contour, 2)//第二条线
get_contour_xld (Contour, Rows, Columns)
RowBegin2 := Rows[0]
ColBegin2 := Columns[0]
RowEnd2 := Rows[|Rows| - 1]
ColEnd2 := Columns[|Columns| - 1]
get_calib_data_observ_points (CalibDataID, 0, 0, PoseIndex - 1, Row, Column, PoseIndex, _Pose)    //获取点坐标
Row1 := Row[find(PoseIndex,21)]  //第22个和28个点
Row2 := Row[find(PoseIndex,27)]
Column1 := Column[find(PoseIndex,21)]
Column2 := Column[find(PoseIndex,27)]
*找两个交点坐标
intersection_lines (Row1, Column1, Row2, Column2, RowBegin1, ColBegin1, RowEnd1, ColEnd1, RowA, ColA, IsOverlapping)  //第一个交点
intersection_lines (Row1, Column1, Row2, Column2, RowBegin2, ColBegin2, RowEnd2, ColEnd2, RowB, ColB, IsOverlapping)  //第二个交点
distance_pp (RowA, ColA, RowB, ColB, Distance)  //距离
line_orientation (RowA, ColA, RowB, ColB, Phi)  //角度
RowCenter := (RowA + RowB) / 2                  //中心点
ColumnCenter := (ColA + ColB) / 2
return ()

这个函数的参数定义如下:

image.png



当载入标定板的描述文件后,相当于已知了世界坐系。7*7的圆点标定板又确定了图像坐标,知道了图像坐标与世界坐标就可以求出相机的内参与外参。

世界坐标系转像素坐标系的公式如下:

image.png

其中,红框处即世界坐标,相当于标定板描述文件的信息。

蓝框处即相机的内参,黄框处即相机的外参。

image.png

image.png即图像坐标系。

这样,三样参数:相机内外参、图像坐标、世界坐标

已经任意两个,则可以求出第三个来。

上面的例程也就是说知道了世界坐标和图像坐标,求出相机内外参。



本文源代码下载



--------------------- 

作者:hackpig

来源:www.skcircle.com

版权声明:本文为博主原创文章,转载请附上博文链接!


本文出自勇哥的网站《少有人走的路》wwww.skcircle.com,转载请注明出处!讨论可扫码加群:

发表评论:

◎欢迎参与讨论,请在这里发表您的看法、交流您的观点。

会员中心
搜索
«    2024年4月    »
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930
网站分类
标签列表
最新留言
    热门文章 | 热评文章 | 随机文章
文章归档
友情链接
  • 订阅本站的 RSS 2.0 新闻聚合
  • 扫描加本站机器视觉QQ群,验证答案为:halcon勇哥的机器视觉
  • 点击查阅微信群二维码
  • 扫描加勇哥的非标自动化群,验证答案:C#/C++/VB勇哥的非标自动化群
  • 扫描加站长微信:站长微信:abc496103864
  • 扫描加站长QQ:
  • 扫描赞赏本站:
  • 留言板:

Powered By Z-BlogPHP 1.7.2

Copyright Your skcircle.com Rights Reserved.

鄂ICP备18008319号


站长QQ:496103864 微信:abc496103864