[Matlab] カメラ キャリブレーション (Computer Vision Toolbox)

画像処理とコンピューター ビジョンは Matlab の主要な応用分野であり、この部分には画像処理、コンピューター ビジョン、レーダー、医療画像の 4 つのツールボックスが含まれています。視覚的なものは簡単に提示できるため、コンピューター ビジョン ツールボックスから始めます。

公式ドキュメントでは、コンピューター ビジョン ツールボックスについて次のように紹介されています。コンピューター ビジョン、3D ビジョン、およびビデオ処理システムを設計およびテストし、特徴検出、オブジェクト認識、セマンティック セグメンテーション、カメラ キャリブレーションなどに使用できるアルゴリズム、機能、およびアプリケーションを提供します。さらに、ビジョンおよび点群 SLAM、ステレオ ビジョン、点群処理、動き推定などがあります。ただし、現在はレーダー点群関連の処理用に別のレーダー ツールボックスがあり、これについては後で紹介します。

カメラのキャリブレーション

カメラのキャリブレーションは、画像またはカメラのレンズとイメージ センサーのパラメーターを推定するために使用されます。キャリブレーションを通じて、レンズの歪み、深さの推定、オブジェクトの測定、および 3D シーンの再構成を処理できます。

カメラ パラメータには、カメラの固有パラメータ、カメラの外部パラメータ、および歪み係数が含まれます。カメラのキャリブレーションにより、次のことが可能になります。

1. カメラの相対位置 (座標系変換) とキャリブレーション モードをプロットします。
2. 再投影誤差を計算します。
3. パラメータ推定誤差を計算します。

Camera Calibratorカメラは、ピンホール カメラや魚眼カメラに適したMATLAB アプリケーションを通じて自動的に校正できます。

APP を通じてcameraCalibratorカメラ キャリブレーション プログラムを開くか、コマンド ラインに直接入力します。

キャリブレーションを行う前に、この Web サイトから生成できるチェッカーボード用紙を印刷または購入してください。A4用紙に印刷後、方眼の長さを実寸で測ると20mmになります。

カメラ校正プログラムを入力すると、事前にチェッカーボードの写真を撮ることも、オンラインで撮って、チェッカーボードの紙を遠くと近くに置き、上下左右のいくつかの位置で短時間停止することもできます。

時間間隔と撮影枚数を設定すると、自動的に写真を撮影できます。

次に、チェッカーボードの辺の長さを入力するよう求められます。

次に、コレクターを閉じ、「Calibrate」をクリックしてキャリブレーションを開始します。

キャリブレーションが完了すると、次のような効果が得られます。

[カメラ パラメーターのエクスポート] をクリックすると、MATLAB ワークスペースでカメラ パラメーターを確認できます。

コマンドライン入力により、cameraParams.IntrinsicMatrixカメラの内部パラメータを表示できます。

ワークスペース内の対応するパラメータ:

同様に、他のパラメータも表示できます。

キャリブレーション後、単一カメラのキャリブレーションの精度を評価し、改善することができます。
1. 再投影誤差を確認します
。 再投影誤差は、検出された点と対応する再投影された点の間の距離 (ピクセル単位) であり、グラフ形式で表示されるバーです。一般に、1 ピクセル未満の平均再投影誤差は許容され、棒グラフを選択して画像を選択し、誤差が大きい画像を削除できます。

2. 外部パラメータの視覚化の検討
3-D 外部パラメータ マップは、カメラ中心のチェッカーボード ビューとテッセレーションされたカメラ中心のビューを提供します。カメラ中心のビューは、画像をキャプチャするときにカメラが静止している場合に便利です。チェッカーボードが静止している場合は、チェッカーボードを中心としたビューが便利です。グラフをクリックしてドラッグすると、グラフを回転できます。ボード (またはカメラ) をクリックして選択します。ビジュアリゼーション内で強調表示されているデータは、リストで選択した画像に対応します。チェッカーボードとカメラの相対位置が期待どおりであるかどうかを確認してください。たとえば、カメラの背後に表示されるチェッカーボードは、キャリブレーション エラーを示します。

3. 歪みのない画像を確認します
。レンズの歪みを除去した効果を確認するには、ビューで [歪みのない画像を表示] をクリックします。キャリブレーションが正確であれば、画像プレビューの歪んだ線が直線になります。

キャリブレーション結果を改善するには、満足のいく結果が得られるまで、誤差の高い画像を削除するか、画像を追加するか、キャリブレーション手順の設定を変更します。

改善された結果は、再度ワークスペースにエクスポートできます。

キャリブレーション済みのカメラで平面オブジェクトを測定

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以上。