Halcon学习(18)如何制作标定板

何为机器视觉相机标定?

 

   简单来说,就是复原相机模型的3D空间至2D空间的一一对应关系。标定的作用其一就是为了求取畸变系数(因为经过镜头等成像后,或多或少都有畸变),其二是为了得到空间坐标系和图像坐标系的对应关系。

 

   确认光学系统的性能,复原相机模型的3D空间至2D空间的一一对应关系。标定的作用其一就是为了求取畸变系数(因为经过镜头等成像后,或多或少都有畸变),其二是为了得到空间坐标系和图像坐标系的对应关系。

 

   摄像机标定是准确测量目标物体的必要过程,每个镜头的畸变程度各不相同,通过摄像机标定就可以校正这个镜头的畸变。在摄像机标定后就可以得到世界坐标系中目标物体米制单位的坐标,摄像机标定其实就是确定摄像机内参和外参的过程


下面我具体介绍一下,如何制作halcon的标准标定板

方法一:用halcon软件自动生成的.ps文件来制作标定板。

    这个也是最简单有效的方法。

    打开halcon 的HDevelop软件,调用算子:

gen_caltab( : : XNum,YNum,MarkDist,DiameterRatio,CalTabDescrFile,CalTabPSFile : )

XNum                  每行黑色标志圆点的数量。

YNum                  每列黑色标志圆点的数量。

MarkDist                    两个就近黑色圆点中心之间的距离。

DiameterRatio            黑色圆点直径与圆点中心距离的比值。

CalTabDescrFile 标定板描述文件的文件路径(.descr)。

CalTabPSFile             标定板图像文件的文件路径(.ps),如图1

然后复位(F2),点击运行(F5)通过软件Gsview打开,按1:1比例打印,OK!

备注一个30*30的标准标定板的halcon源代码。

gen_caltab(7,7,0.00375,0.5,'F:/halcon程序/gencaltab/30_30.descr','F:/halcon程序/gencaltab/40_40.ps')

规格的标定板的规格

    黑色圆点行数:   7

    黑色圆点列数:   7

    外边框长度:     30mm*30mm

    内边框长度:     28.125mm*28.125mm   即:黑色边框线宽为一个圆点半径(0.9375)

    黑色圆点半径:   0.9375mm

    圆点中心间距:   3.75mm

(因为0.9375*2/3.75=0.5)

    裁剪宽度:       30.75mm*30.75mm     即:由黑色边框向外延伸0.375mm

    边角:           由黑色外边框向内缩进一个中心边距的长度

方法二:用halcon软件自动生成的.descr文件来制作标定板。

打开halcon 的HDevelop软件,调用算子:

gen_caltab生成一个.descr的文件,用写字板打开(注意要用写字板,记事本打开会有一些数据不可见,一般windowsXP在C:\Program Files\Windows NT\Accessories就有写字板软件wordpad.exe)打开后的文件基本如下:

       以40*40为例:

# Plate Description Version 2

# HALCON Version 10.0 --  Mon Dec 19 11:08:07 2011

# Description of the standard calibration plate   标准标定板的描述

# used for the CCD camera calibration in HALCON  

# (generated by gen_caltab)                       (由)gen_caltab算子生成

#

#

 

# 7 rows x 7 columns           7行*7列

# Width, height of calibration plate [meter]: 0.04, 0.04

标定板的宽和高:0.04米,0.04米

# Distance between mark centers [meter]: 0.005

标志圆点中心间距:0.005米

# Number of marks in y-dimension (rows)

r 7

Y方向标志圆点的数量。

# Number of marks in x-dimension (columns)

c 7

X方向标志圆点的数量。

#   offset of coordinate system in z-dimension [meter] (optional):

z 0

Z坐标偏移

# Rectangular border (rim and black frame) of calibration plate

标定板的矩形边框(边缘和黑色边框)

#   rim of the calibration plate (min x, max y, max x, min y) [meter]:

o -0.0205 0.0205 0.0205 -0.0205

标定板的剪切边缘【-0.0205 0.0205 0.0205 -0.0205】(以标定板中心为坐标圆点)

#   outer border of the black frame (min x, max y, max x, min y) [meter]:

i -0.02 0.02 0.02 -0.02

黑色边框的外边缘【-0.02 0.02 0.02 -0.02】

#   triangular corner mark given by two corner points (x,y, x,y) [meter]

#   (optional):

t -0.02 -0.015 -0.015 -0.02

三角形标志【-0.02 -0.015 -0.015 -0.02】

#   width of the black frame [meter]:

w 0.00125

黑色边框线的宽度:0.00125米。

# calibration marks:  x y radius [meter]

一下是各个矫正板黑色圆点在标定板上的坐标(共7*7个)

# calibration marks at y = -0.015 m

-0.015 -0.015 0.00125

-0.01 -0.015 0.00125

-0.005 -0.015 0.00125

0 -0.015 0.00125

0.005 -0.015 0.00125

0.01 -0.015 0.00125

0.015 -0.015 0.00125

 

# calibration marks at y = -0.01 m

-0.015 -0.01 0.00125

-0.01 -0.01 0.00125

-0.005 -0.01 0.00125

0 -0.01 0.00125

0.005 -0.01 0.00125

0.01 -0.01 0.00125

0.015 -0.01 0.00125

 

# calibration marks at y = -0.005 m

-0.015 -0.005 0.00125

-0.01 -0.005 0.00125

-0.005 -0.005 0.00125

0 -0.005 0.00125

0.005 -0.005 0.00125

0.01 -0.005 0.00125

0.015 -0.005 0.00125

 

# calibration marks at y = 0 m

-0.015 0 0.00125

-0.01 0 0.00125

-0.005 0 0.00125

0 0 0.00125

0.005 0 0.00125

0.01 0 0.00125

0.015 0 0.00125

 

# calibration marks at y = 0.005 m

-0.015 0.005 0.00125

-0.01 0.005 0.00125

-0.005 0.005 0.00125

0 0.005 0.00125

0.005 0.005 0.00125

0.01 0.005 0.00125

0.015 0.005 0.00125

 

# calibration marks at y = 0.01 m

-0.015 0.01 0.00125

-0.01 0.01 0.00125

-0.005 0.01 0.00125

0 0.01 0.00125

0.005 0.01 0.00125

0.01 0.01 0.00125

0.015 0.01 0.00125

 

# calibration marks at y = 0.015 m

-0.015 0.015 0.00125

-0.01 0.015 0.00125

-0.005 0.015 0.00125

0 0.015 0.00125

0.005 0.015 0.00125

0.01 0.015 0.00125

0.015 0.015 0.00125

 选材:

  材料均为苏打玻璃:俄罗斯使用标定板颜色为银色;德国,奥地利周边国家标定板颜色为蓝色;美国,日本标定板颜色均为黄色。这个颜色是镀膜工艺决定,不能单凭颜色就判断标定板的优劣。国产标定板颜色高端为黄色,其他颜色成本相对比较低。标准的制作工艺:玻璃基底要经过抛光,清洗,后镀膜等。膜层牢固,后期制作过程中瑕疵点效少。如果把其中某一道工艺减少或用的机器不是很好,做出来的产品,成本会便宜很多,同时质量一定不是很好。例子:如果按照正常工序制作,尺寸为30*30mm,大量制作的价格也至少在百元以上。

材料二: 陶瓷基底的标准板具有热膨胀系数小、强度高、硬度高、耐磨性好、热传导率低、防酸碱性好等特点,且其良好的表面漫反射处理,解决了在应用过程中,前置光源情况下玻璃材质标定板反光的难题,可更好地识别标定板图案细节信息从而达到更高的标定精度和测量精度。

材料三:石英材料,材料透光性好,最大优势:膨胀系数较小。在标定仪器过程中,受环境温度影响小。相应成本也很高。石英材料分JGS1JGS2JGS1价格昂贵。JGS2相对便宜,内有气泡。


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