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張正友相機(jī)標(biāo)定源碼 利用opencv實(shí)現(xiàn)

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ID:383430 發(fā)表于 2018-8-6 14:32 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
張正友相機(jī)標(biāo)定。利用opencv實(shí)現(xiàn)
0.png

單片機(jī)源程序如下:
  1. #include "opencv2/core/core.hpp"
  2. #include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
  3. #include "opencv2/calib3d/calib3d.hpp"
  4. #include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
  5. #include <iostream>
  6. #include <fstream>
  7. #include <iomanip>
  8. using namespace cv;
  9. using namespace std;

  11. void main()
  12. {
  13.         //ifstream fin("calibdata.txt"); /* 標(biāo)定所用圖像文件的路徑 */
  14.         //ofstream fout("caliberation_result.txt");  /* 保存標(biāo)定結(jié)果的文件 */
  15.         //                                                                                   //讀取每一幅圖像，從中提取出角點(diǎn)，然后對角點(diǎn)進(jìn)行亞像素精確化       
  16.         //cout << "開始提取角點(diǎn)………………";
  17.         //int image_count = 0;  /* 圖像數(shù)量 */
  18.         //Size image_size;  /* 圖像的尺寸 */
  19.         //Size board_size = Size(4, 6);    /* 標(biāo)定板上每行、列的角點(diǎn)數(shù) */
  20.         //vector<Point2f> image_points_buf;  /* 緩存每幅圖像上檢測到的角點(diǎn) */
  21.         //vector<vector<Point2f>> image_points_seq; /* 保存檢測到的所有角點(diǎn) */
  22.         //string filename;
  23.         //int count = -1;//用于存儲角點(diǎn)個(gè)數(shù)。
  24.         //while (getline(fin, filename))
  25.         //{
  26.         //        image_count++;
  27.         //        // 用于觀察檢驗(yàn)輸出
  28.         //        cout << "image_count = " << image_count << endl;
  29.         //        /* 輸出檢驗(yàn)*/
  30.         //        cout << "-->count = " << count;
  31.         //        Mat imageInput = imread(filename);

  33.         ofstream fout("caliberation_result.txt");  /* 保存標(biāo)定結(jié)果的文件 */
  34.         cv::namedWindow("Image");
  35.         cv::Mat imageInput;
  36.         std::vector<std::string> filelist;//存放標(biāo)定圖片路徑
  37.         int image_count = 0;  /* 圖像數(shù)量 */
  38.         Size image_size;  /* 圖像的尺寸 */
  39.         Size board_size = Size(4, 6);    /* 標(biāo)定板上每行、列的角點(diǎn)數(shù) */
  40.         vector<Point2f> image_points_buf;  /* 緩存每幅圖像上檢測到的角點(diǎn) */
  41.         vector<vector<Point2f>> image_points_seq; /* 保存檢測到的所有角點(diǎn) */
  42.         int count = -1;//用于存儲角點(diǎn)個(gè)數(shù)。
  43.                                                                           //生成路徑，此處表示圖片放在工程根目錄下的chessboards文件夾
  44.         for (int i = 1; i <= 21; i++)
  45.         {
  46.                 std::stringstream str;//setw(int n)用來控制輸出間隔
  47.                 str << "chessboards/chessboard" << std::setw(2) << std::setfill('0') << i << ".jpg";//圖片的相對路徑
  48.                 std::cout << str.str() << std::endl;

  50.                 filelist.push_back(str.str());
  51.                 imageInput = cv::imread(str.str());
  52.                 cv::imshow("Image", imageInput);


  55.                 //if (image_count == 1)  //讀入第一張圖片時(shí)獲取圖像寬高信息
  56.                 //{
  57.                 //        image_size.width = imageInput.cols;
  58.                 //        image_size.height = imageInput.rows;
  59.                 //        cout << "image_size.width = " << image_size.width << endl;
  60.                 //        cout << "image_size.height = " << image_size.height << endl;
  61.                 //}

  63.                 /* 提取角點(diǎn) */
  64.                 //if (0 == findChessboardCorners(imageInput, board_size, image_points_buf))
  65.                 //{
  66.                 //        cout << "can not find chessboard corners!\n"; //找不到角點(diǎn)
  67.                 //        exit(1);
  68.                 //}
  69.                 //else
  70.                 //{
  71.                     findChessboardCorners(imageInput, board_size, image_points_buf);
  72.                         Mat view_gray;
  73.                         cvtColor(imageInput, view_gray, CV_RGB2GRAY);
  74.                         findChessboardCorners(imageInput, board_size, image_points_buf);
  75.                         /* 亞像素精確化 */
  76.                         find4QuadCornerSubpix(view_gray, image_points_buf, Size(5, 5)); //對粗提取的角點(diǎn)進(jìn)行精確化
  77.                                                                                                                                                         //cornerSubPix(view_gray,image_points_buf,Size(5,5),Size(-1,-1),TermCriteria(CV_TERMCRIT_EPS+CV_TERMCRIT_ITER,30,0.1));
  78.                         image_points_seq.push_back(image_points_buf);  //保存亞像素角點(diǎn)
  79.                                                                                                                    /* 在圖像上顯示角點(diǎn)位置 */
  80.                         drawChessboardCorners(view_gray, board_size, image_points_buf, false); //用于在圖片中標(biāo)記角點(diǎn)
  81.                         imshow("Camera Calibration", view_gray);//顯示圖片
  82.                         waitKey(200);//暫停0.5S               
  83.                


  86.         }
  87.        
  88.         int total = image_points_seq.size();
  89.         cout << "total = " << total << endl;
  90.         int CornerNum = board_size.width*board_size.height;  //每張圖片上總的角點(diǎn)數(shù)
  91.         for (int ii = 0; ii<total; ii++)
  92.         {
  93.                 if (0 == ii%CornerNum)// 24 是每幅圖片的角點(diǎn)個(gè)數(shù)。此判斷語句是為了輸出 圖片號，便于控制臺觀看
  94.                 {
  95.                         int i = -1;
  96.                         i = ii / CornerNum;
  97.                         int j = i + 1;
  98.                         cout << "--> 第 " << j << "圖片的數(shù)據(jù) --> : " << endl;
  99.                 }
  100.                 if (0 == ii % 3)        // 此判斷語句，格式化輸出，便于控制臺查看
  101.                 {
  102.                         cout << endl;
  103.                 }
  104.                 else
  105.                 {
  106.                         cout.width(10);
  107.                 }
  108.                 //輸出所有的角點(diǎn)
  109.                 cout << " -->" << image_points_seq[ii][0].x;
  110.                 cout << " -->" << image_points_seq[ii][0].y;
  111.         }
  112.         cout << "角點(diǎn)提取完成！\n";

  114.         //以下是攝像機(jī)標(biāo)定
  115.         cout << "開始標(biāo)定………………";
  116.         /*棋盤三維信息*/
  117.         Size square_size = Size(10, 10);  /* 實(shí)際測量得到的標(biāo)定板上每個(gè)棋盤格的大小 */
  118.         vector<vector<Point3f>> object_points; /* 保存標(biāo)定板上角點(diǎn)的三維坐標(biāo) */
  119.                                                                                    /*內(nèi)外參數(shù)*/
  120.         Mat cameraMatrix = Mat(3, 3, CV_32FC1, Scalar::all(0)); /* 攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣 */
  121.         vector<int> point_counts;  // 每幅圖像中角點(diǎn)的數(shù)量
  122.         Mat distCoeffs = Mat(1, 5, CV_32FC1, Scalar::all(0)); /* 攝像機(jī)的5個(gè)畸變系數(shù)：k1,k2,p1,p2,k3 */
  123.         vector<Mat> tvecsMat;  /* 每幅圖像的旋轉(zhuǎn)向量 */
  124.         vector<Mat> rvecsMat; /* 每幅圖像的平移向量 */
  125.                                                   /* 初始化標(biāo)定板上角點(diǎn)的三維坐標(biāo) */
  126.         int i, j, t;
  127.         for (t = 0; t<image_count; t++)
  128.         {
  129.                 vector<Point3f> tempPointSet;
  130.                 for (i = 0; i<board_size.height; i++)
  131.                 {
  132.                         for (j = 0; j<board_size.width; j++)
  133.                         {
  134.                                 Point3f realPoint;
  135.                                 /* 假設(shè)標(biāo)定板放在世界坐標(biāo)系中z=0的平面上 */
  136.                                 realPoint.x = i*square_size.width;
  137.                                 realPoint.y = j*square_size.height;
  138.                                 realPoint.z = 0;
  139.                                 tempPointSet.push_back(realPoint);
  140.                         }
  141.                 }
  142.                 object_points.push_back(tempPointSet);
  143.         }
  144.         /* 初始化每幅圖像中的角點(diǎn)數(shù)量，假定每幅圖像中都可以看到完整的標(biāo)定板 */
  145.         for (i = 0; i<image_count; i++)
  146.         {
  147.                 point_counts.push_back(board_size.width*board_size.height);
  148.         }
  149.         /* 開始標(biāo)定 */
  150.         calibrateCamera(object_points, image_points_seq, image_size, cameraMatrix, distCoeffs, rvecsMat, tvecsMat, 0);
  151.         cout << "標(biāo)定完成！\n";
  152.         //對標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行評價(jià)
  153.         cout << "開始評價(jià)標(biāo)定結(jié)果………………\n";
  154.         double total_err = 0.0; /* 所有圖像的平均誤差的總和 */
  155.         double err = 0.0; /* 每幅圖像的平均誤差 */
  156.         vector<Point2f> image_points2; /* 保存重新計(jì)算得到的投影點(diǎn) */
  157.         cout << "\t每幅圖像的標(biāo)定誤差：\n";
  158.         fout << "每幅圖像的標(biāo)定誤差：\n";
  159.         for (i = 0; i<image_count; i++)
  160.         {
  161.                 vector<Point3f> tempPointSet = object_points[i];
  162.                 /* 通過得到的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)，對空間的三維點(diǎn)進(jìn)行重新投影計(jì)算，得到新的投影點(diǎn) */
  163.                 projectPoints(tempPointSet, rvecsMat[i], tvecsMat[i], cameraMatrix, distCoeffs, image_points2);
  164.                 /* 計(jì)算新的投影點(diǎn)和舊的投影點(diǎn)之間的誤差*/
  165.                 vector<Point2f> tempImagePoint = image_points_seq[i];
  166.                 Mat tempImagePointMat = Mat(1, tempImagePoint.size(), CV_32FC2);
  167.                 Mat image_points2Mat = Mat(1, image_points2.size(), CV_32FC2);
  168.                 for (int j = 0; j < tempImagePoint.size(); j++)
  169.                 {
  170.                         image_points2Mat.at<Vec2f>(0, j) = Vec2f(image_points2[j].x, image_points2[j].y);
  171.                         tempImagePointMat.at<Vec2f>(0, j) = Vec2f(tempImagePoint[j].x, tempImagePoint[j].y);
  172.                 }
  173.                 err = norm(image_points2Mat, tempImagePointMat, NORM_L2);
  174.                 total_err += err /= point_counts[i];
  175.                 std::cout << "第" << i + 1 << "幅圖像的平均誤差：" << err << "像素" << endl;
  176.                 fout << "第" << i + 1 << "幅圖像的平均誤差：" << err << "像素" << endl;
  177.         }
  178.         std::cout << "總體平均誤差：" << total_err / image_count << "像素" << endl;
  179.         fout << "總體平均誤差：" << total_err / image_count << "像素" << endl << endl;
  180.         std::cout << "評價(jià)完成！" << endl;
  181.         //保存定標(biāo)結(jié)果         
  182.         std::cout << "開始保存定標(biāo)結(jié)果………………" << endl;
  183.         Mat rotation_matrix = Mat(3, 3, CV_32FC1, Scalar::all(0)); /* 保存每幅圖像的旋轉(zhuǎn)矩陣 */
  184.         fout << "相機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣：" << endl;
  185.         fout << cameraMatrix << endl << endl;
  186.         fout << "畸變系數(shù)：\n";
  187.         fout << distCoeffs << endl << endl << endl;
  188.         for (int i = 0; i<image_count; i++)
  189.         {
  190.                 fout << "第" << i + 1 << "幅圖像的旋轉(zhuǎn)向量：" << endl;
  191.                 fout << tvecsMat[i] << endl;
  192.                 /* 將旋轉(zhuǎn)向量轉(zhuǎn)換為相對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)矩陣 */
  193.                 Rodrigues(tvecsMat[i], rotation_matrix);
  194.                 fout << "第" << i + 1 << "幅圖像的旋轉(zhuǎn)矩陣：" << endl;
  195.                 fout << rotation_matrix << endl;
  196.                 fout << "第" << i + 1 << "幅圖像的平移向量：" << endl;
  197.                 fout << rvecsMat[i] << endl << endl;
  198.         }
  199.         std::cout << "完成保存" << endl;
  200.         fout << endl;
  201.         /************************************************************************
  202.         顯示定標(biāo)結(jié)果
  203.         *************************************************************************/
  204.         Mat mapx = Mat(image_size, CV_32FC1);
  205.         Mat mapy = Mat(image_size, CV_32FC1);
  206.         Mat R = Mat::eye(3, 3, CV_32F);
  207.         std::cout << "保存矯正圖像" << endl;
  208.         string imageFileName;
  209.         std::stringstream StrStm;
  210.         for (int i = 0; i != image_count; i++)
  211.         {
  212.                 std::cout << "Frame #" << i + 1 << "..." << endl;
  213.                 initUndistortRectifyMap(cameraMatrix, distCoeffs, R, cameraMatrix, image_size, CV_32FC1, mapx, mapy);
  214.                 StrStm.clear();
  215.                 imageFileName.clear();
  216.                 string filePath = "chess";
  217.                 StrStm << i + 1;
  218.                 StrStm >> imageFileName;
  219.                 filePath += imageFileName;
  220.                 filePath += ".bmp";
  221.                 Mat imageSource = imread(filePath);
  222.                 Mat newimage = imageSource.clone();
  223.                 //另一種不需要轉(zhuǎn)換矩陣的方式
  224.                 //undistort(imageSource,newimage,cameraMatrix,distCoeffs);
  225.                 remap(imageSource, newimage, mapx, mapy, INTER_LINEAR);
  226.                 StrStm.clear();
  227.                 filePath.clear();
  228.                 StrStm << i + 1;
  229.                 StrStm >> imageFileName;
  230.                 imageFileName += "_d.jpg";
  231.                 imwrite(imageFileName, newimage);
  232.         }
  233.         std::cout << "保存結(jié)束" << endl;
  234.         return;
  235. }
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