用玻璃覆蓋的棋盤校準攝像機

Question

我需要找到一個單一的固有校準參數。要做到這一點，我從不同角度拍幾張棋盤圖案圖像，然後使用校準軟件。

爲了使校準圖案儘可能平坦，我將它打印在紙上並用3mm玻璃蓋住。顯然，圖案的圖像被玻璃修改，因爲它與空氣相比具有不同的折射係數。

外在參數將被玻璃扭曲。這是因爲棋盤格不在我們看到的位置。但是，如果玻璃的厚度和玻璃和空氣的折射係數已知，似乎可以恢復外部參數。

所以，問題是：

• 可以外部參數來計算，如果是，那麼如何？ （現在這不是必要的，只是一個有趣的理論問題）
• 從這些圖像獲得的固有校準參數是否與通常的校準程序（無蓋玻片）相同？

通過使用玻璃，GML Camera Calibration Toolbox（基於OpenCV）報告的校準參數變得更加準確。 （它有什麼意義呢？）但是這種方法有一點缺點 - 特別是來自光源的不需要的反射。

Answer 1

我推薦你選擇一個非常平坦的支持（這是我推薦自己的here）。但是，請原諒我問一個明顯的問題，爲什麼你用玻璃蓋住了這個圖案？

由於練習的目的是確保目標的平面性，而不是其他任何東西，所以您可能需要粘貼與紙張圖案相反的一面，並避免所有這些麻煩。是的，該模式將會變髒並且磨損，需要更換。所以你只需將它刮掉並更換即可：打印棋盤便宜。

如果無論出於何種原因，您都被玻璃擋在前面，我建議首先進行由玻璃折射引起的預期射線偏轉的回波計算，並檢查它是否實際上您的設備可以衡量。假設您正在使用的鏡頭的標稱焦距（mm）以及傳感器的物理寬度和像素密度，假設目標的焦點軸的「極端」旋轉角度與焦點軸線成一個「極端」角度（比如45度）和標稱距離。首先，您可以將圖案建模爲「塗在」玻璃上，因此忽略第一次折射並僅考慮玻璃與空氣的折射。

如果上述計算表明效果是可測量的（偏差> = 1像素），則需要將玻璃添加到場景模型中，並在束調整階段解決其參數問題，以及內在和外在因素。首先，我會使用兩個參數，厚度和折射係數，並假設兩個面都是平面和平行的。它只會使成本函數中角落投影的計算稍微複雜一些，因爲您必須考慮射線偏轉。 鑑於成本函數的額外複雜性，我肯定會寫出模型的代碼來使用Automatic Differentiation（AD）。

如果你真的想要通過這個練習，我建議在支持AD的Google Ceres捆綁調整器之上編寫求解器，在衆多好東西當中。