畸变标定

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功能介绍

畸变标定是指对 2D 相机镜头成像过程中产生的几何畸变进行校正的过程。由于镜头光学特性及安装误差的影响，采集到的图像通常会出现不同程度的失真，使实际的直线在图像中呈现为弯曲，或目标位置与真实位置存在偏差。

通过畸变标定，可以计算相机的畸变参数，并基于这些参数对图像进行校正，从而消除或减小畸变影响，使图像中的几何关系更加接近真实情况。畸变标定还可为后续的定位、测量及手眼标定提供更加准确的图像数据基础。

标定前准备

在进行畸变标定前，你需要完成以下准备工作：

准备标定所需物料

2D 相机畸变标定需要使用标定板，请确保标定板上的特征清晰，没有明显刮花痕迹，标定板没有明显弯曲变形。

检查标定板图像质量

标定板的图像质量会影响畸变标定结果的精度，因此，需要检查标定板的图像质量。标定流程中包含了检查标定板图像质量的操作，你也可以在标定前提前检查标定板图像质量，从而节省标定流程所需时间。

  1. 将标定板水平放置在相机视野下工作平面的中心。

检查标定板与相机的相对位置关系

为了使当前畸变标定结果能够有效应用于实际抓取场景，在畸变标定前，应确保标定板与相机的相对位置关系与实际抓取时相机与被抓工件所在平面的相对位置关系一致。例如，畸变标定时相机拍照角度、高度等条件尽量与实际抓取场景一致。

确认已进行预热暖机

相机温漂现象会影响图像质量，对相机重复精度和相机绝对精度产生影响。因此，在畸变标定前需对相机进行预热暖机。

开始标定

畸变标定的总体流程如下图所示。

calibration process

  1. 连接相机：连接相机，获取用于标定的图像数据。

  2. 选择标定板：选择标定板类型并设置参数，用于特征点检测。

  3. 计算畸变参数：基于标定板特征点，计算相机的畸变参数。

下文将对上述流程进行介绍。

连接相机

  1. 连接相机。

    在连接相机步骤中，可通过下拉列表选择已连接的相机。

  2. 确认相机可正常采集图像。

    连接相机后，可以单击连续采集或者单次采集按钮，在右侧图像视图面板中查看采集的图像。

    采集图像时，应确保拍摄到的标定板整体亮度不过暗、过亮或亮度不均，且每个标定圆清晰可见。若图像质量不符合标准，可调节曝光时间和增益，改善图像质量。

相机连接且确认图像质量无问题后，可在底部栏单击下一步按钮。

选择标定板

  1. 选择标定板型号。

    • 若使用标准型号的标定板，需选择标准标定板型号。

    • 若使用其他标定板，需选择标定板类型并设置特征点间距。

  2. 检查标定板位置及图像质量。

    单击连续采集按钮，可在右侧图像视图面板中检查标定板位置（标定板应完整出现在红框内）与标定板图像质量，用于确保标定结果的准确性和可靠性。

选择标定板并确认标定板位置和图像质量无问题后，可在底部栏单击下一步按钮。

计算畸变参数

  1. 选择畸变类型。

    选择需要校正的畸变类型，支持选择镜头畸变和透视畸变、镜头畸变、透视畸变。

    • 镜头畸变：由相机镜头的光学特性引起的图像形变，常表现为直线在图像中出现弯曲（如桶形或枕形）。

    • 透视畸变：由相机与物体之间存在倾斜或距离变化造成的比例失真，常表现为近处物体较大、远处物体较小。

  2. 计算畸变参数。

    单击计算畸变参数按钮，计算畸变参数。

  3. 预览畸变校正结果。

    单击采集图像按钮，可在右侧图像视图面板中查看校正畸变后的图像。

    如下图所示，左图为原始图像，右图为畸变校正后的图像。

    preview distortion correction results

至此，即完成了畸变标定流程。

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