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标题: 6.4 halcon相机标定结果的应用 [打印本页]

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作者: qq263946146    时间: 2019-3-31 13:03
标题: 6.4 halcon相机标定结果的应用
相机标定之后，我们会得到相机的内参，和相机的外参。
然而这些结果我们如何在实际项目中使用？当前这个帖子演示使用标定板标定后，
直接测量标定板的宽与标定板标定黑点的圆心
具体思路是 建立 标定 模型，加载设定相机的初始化信息及标定 板描述文件，
找到标定板并进行多张图像的标定 ，得到相机内参与外参数。
对要测量的区域 进行像素 处理和拟合测量，得像素 距离。
根据 相机内参 外参及像素距离求出对应世界坐标系下点的坐标及对应轮廓长度。
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下面是实例源代码及注释：

1. *关闭当前打开的窗口
   
2. dev_close_window ()
   
3. *打开背景黑色窗口，左上角，右下角坐标为0, 0, 768, 576
   
4. dev_open_window (0, 0, 768, 576, 'black', WindowHandle)
   
5. *关闭窗口更新功能
   
6. dev_update_off ()
   
7. *设置绘制边缘模式
   
8. dev_set_draw ('margin')
   
9. *设置线宽为3
   
10. dev_set_line_width (3)
    
11. set_display_font (WindowHandle, 14, 'mono', 'true', 'false')
    
12. *定义变量指向标定板描述文件。
    
13. CalTabDescrFile := 'caltab_big.descr'
    
14. *定义数组并初始化
    
15. StartCamPar := [0.008, 0, 0.0000086, 0.0000086, 384, 288, 768, 576]
    
16. *创建标定板数据模型，用于存储标定数据，标定 文件，标定过程中的设置等。
    
17. *参数'calibration_object'表示标定类型，这里表示 一般的相机标定，如果是手眼标定
    
18. *则是其他类型，可以参考帮助文档的各种标定类型，参数2表示相机数据为1，
    
19. *参数3表示标定板数量为1，CalibDataID为输出句柄，表示标定模型句柄。
    
20. create_calib_data ('calibration_object', 1, 1, CalibDataID)
    
21. *设置用于标定的相机参数与类型，CalibDataID为前面创建的模型句柄,
    
22. *0为相机索引，当有多个相机时，通过此参数与相机对应, []表示相机类型，这里默认表示面扫相机,
    
23. *StartCamPar表示相机内参，按照顺序分别对应内参为【f, k, Sx, Sy, Cx, Cy, w, h】
    
24. set_calib_data_cam_param (CalibDataID, 0, [], StartCamPar)
    
25. *设置标定板的描述文件，0为标定板索引，CalTabDescrFile为标定板文件名。
    
26. set_calib_data_calib_object (CalibDataID, 0, CalTabDescrFile)
    
27. *循环读入10张图处理。
    
28. NumImages := 10
    
29. for I := 1 to NumImages by 1
    
30.     read_image (Image, 'calib/calib-3d-coord-' + I
    
31. 
    
32. 02d')
    
33.     dev_display (Image)
    
34.     Message := 'Find calibration plate in\nall calibration images (' + I + '/' + NumImages + ')'
    
35.     disp_message (WindowHandle, Message, 'window', 12, 12, 'black', 'true')
    
36.     * 在图中找到标定板获得相关信息，Image为输入图像, CalibDataID为输入标定模型句柄
    
37.     *0, 0分别表示相机和标定板索引为0, I - 1表示标定板姿态索引，从0开始计数,
    
38.     *[], []为要设置的参数及参数所对应的数值，这里留空不使用。
    
39.     find_calib_object (Image, CalibDataID, 0, 0, I - 1, [], [])
    
40.    *获取标定数据，CalibDataID为输入的模型句柄, 'camera'为模型中数据 项类型为相机类型，
    
41.    *参数三为数据类型的索引，参数四为数据项名称，也就是想得到哪个数据，'init_params'表示
    
42.    *我们想得到相关初始化参数，StartCamPar为所得到的数据项值。
    
43.     get_calib_data (CalibDataID, 'camera', 0, 'init_params', StartCamPar)
    
44.     *得到模型中的标定信息，CalibDataID, 0, 0分别人模型输入句柄，相机和标定板对应索引为0.
    
45.     *I - 1为标定板姿态索引，从0计数。 Row, Column, Index, Pose为输出参数，分别表示为
    
46.     *标定点圆心坐标，索引及预估的相机外参。
    
47.     get_calib_data_observ_points (CalibDataID, 0, 0, I - 1, Row, Column, Index, Pose)
    
48.    *获取轮廓信息，Contours为输出得到的轮廓, CalibDataID为标定模句柄,
    
49.    *'caltab'表示要得到哪种轮廓，这里是标定板的轮廓, 0, 0, I - 1，三项分别为相机，标定板，姿态索引。
    
50.     get_calib_data_observ_contours (Contours, CalibDataID, 'caltab', 0, 0, I - 1)
    
51.     *生成亚像素精度的十字叉
    
52.     gen_cross_contour_xld (Cross, Row, Column, 6, 0.785398)
    
53.     dev_set_color ('green')
    
54.     dev_display (Contours)
    
55.     dev_set_color ('yellow')
    
56.     dev_display (Cross)
    
57. endfor
    
58. disp_continue_message (WindowHandle, 'black', 'true')
    
59. *暂停程序执行，可以方便查看前面代码效果，按F5后，继续执行代码。
    
60. stop ()
    
61. *执行相机标定
    
62. calibrate_cameras (CalibDataID, Error)
    
63. *算子介绍如上，这里获取的是索引为0的'camera'的'params'参数，参数值保存在CamParam
    
64. get_calib_data (CalibDataID, 'camera', 0, 'params', CamParam)
    
65. * 上面代码为标定部分，标定好后，就可以使用标定的结果进行测量。
    
66. for I := 1 to NumImages by 1
    
67.     read_image (Image, 'calib/calib-3d-coord-' + I
    
68. 
    
69. 02d')
    
70.     * 获取测量位置，Image为输入图像, PlateRegion为输出区域, CalibDataID为标定模型句柄,
    
71.     *I, Distance, Phi, RowCenter, ColumnCenter分别为位姿索引，区域，距离值，旋转角度，中心行列坐标。
    
72.     get_measure_positions (Image, PlateRegion, CalibDataID, I, Distance, Phi, RowCenter, ColumnCenter)
    
73.     *使用上面得到的数据生成矩形区域
    
74.     gen_rectangle2_contour_xld (Rectangle, RowCenter, ColumnCenter, Phi, Distance * 0.52, 8)
    
75.     *创建测量矩形RowCenter, ColumnCenter为矩形直剖面线中心点行列坐标,
    
76.     *Phi为直剖面线方向, Distance * 0.52, 8为测量矩形的半宽半高,
    
77.     *768, 576为要处理图像 的宽高, 'nearest_neighbor'表示使用近邻插值方法, MeasureHandle为输出的矩形句柄
    
78.     gen_measure_rectangle2 (RowCenter, ColumnCenter, Phi, Distance * 0.52, 8, 768, 576, 'nearest_neighbor', MeasureHandle)
    
79.     * 测量边缘间距，Image, MeasureHandle为输入图像和矩形句柄,
    
80.     *1, 40为高斯平滑系数和最小边缘幅度值, 'all'表示检测所有正负边缘,
    
81.     *'all'表示选中所有边缘, RowEdge, ColumnEdge为边缘中心行列坐标,
    
82.     *Amplitude, Distance1为边缘幅度大小和相邻边缘间距
    
83.     measure_pos (Image, MeasureHandle, 1, 40, 'all', 'all', RowEdge, ColumnEdge, Amplitude, Distance1)
    
84.     close_measure (MeasureHandle)
    
85.     Rows := [RowEdge[0],RowEdge[|RowEdge| - 1]]
    
86.     Columns := [ColumnEdge[0],ColumnEdge[|RowEdge| - 1]]
    
87.     gen_cross_contour_xld (Cross, Rows, Columns, 16, Phi)
    
88.     * 获取相机外参，CalibDataID为标定模型句柄, 'calib_obj_pose'为数据类型，这里表示 要获得相机外部参数,
    
89.     *[0,I - 1]为对应数据类型的索引, 'pose'表示 要获得的是姿态 参数, Pose为输出的相机参数。
    
90.     get_calib_data (CalibDataID, 'calib_obj_pose', [0,I - 1], 'pose', Pose)
    
91.     *此函数是求实际 空间姿态 坐标的关键函数。主要根据前面求得的相机内外 参数和像素 坐标点，求出对应的实际 点的世界坐标系
    
92.     *CamParam为相机内参, Pose为相机外参, Rows, Columns为上边求得的首末边缘行列坐标,
    
93.     *'m'表示实际距离单位为米, SX, SY为输出的世界坐标系下对应点实际XY坐标。
    
94.     image_points_to_world_plane (CamParam, Pose, Rows, Columns, 'm', SX, SY)
    
95.     *求两点间距Width为输出结果间距。
    
96.     distance_pp (SY[0], SX[0], SY[1], SX[1], Width)
    
97.     *
    
98.     *下面为显示结果
    
99.     dev_display (Image)
    
100.     dev_set_color ('white')
     
101.     dev_set_line_width (3)
     
102.     dev_display (Rectangle)
     
103.     dev_set_color ('green')
     
104.     dev_set_draw ('fill')
     
105.     dev_set_line_width (2)
     
106.     dev_display (Cross)
     
107.     dev_set_draw ('margin')
     
108.     disp_message (WindowHandle, 'Width = ' + (Width * 100)
     
109. 
     
110. 8.3f' + 'cm', 'window', 12, 12, 'black', 'true')
     
111.     disp_continue_message (WindowHandle, 'black', 'true')
     
112.     stop ()
     
113.     * 下面再进一步提取黑点的大小
     
114.     *用半径为17.5的圆形结构进行区域腐蚀处理。
     
115.     erosion_circle (PlateRegion, ROI, 17.5)
     
116.     *在图像上获取区域ROI对应的子图像ImageReduced
     
117.     reduce_domain (Image, ROI, ImageReduced)
     
118.     *在子图像中提取亚像素精度边缘。ImageReduced, Edges分别为输入图像输出边缘,
     
119.     *'canny'为提取算法你称, 1高斯平滑系数，这里越大边缘细节越少,
     
120.     *20, 60表示canny算法中，低高阈值。
     
121.     edges_sub_pix (ImageReduced, Edges, 'canny', 1, 20, 60)
     
122.     *对提取的边缘进行筛选，选择周长范围在20, 99999999的边缘，后面两参数在这里无效。
     
123.     select_contours_xld (Edges, SelectedEdges, 'contour_length', 20, 99999999, -0.5, 0.5)
     
124.     *进行椭圆的拟合。SelectedEdges为输入轮廓变量, 'fitzgibbon'为拟合算法名称,
     
125.     *-1表示所有点参与拟合, 2表示轮廓首尾相互距离小于2为封闭,
     
126.     *0表示轮廓开始结束点参与拟合个数, 200表示使用VOSS方法时分割圆弧的个数,
     
127.     *3为最大迭代次数, 2为离群值剪切因子，越小表示 忽略离群值越多,
     
128.     *Row, Column, Phi, Radius1, Radius2, StartPhi, EndPhi, PointOrder分别表示输出的椭圆中心行列坐标，
     
129.     *主轴角度，椭圆长短半轴长度，开始与结束点角度，椭圆边界点次序。
     
130.     fit_ellipse_contour_xld (SelectedEdges, 'fitzgibbon', -1, 2, 0, 200, 3, 2, Row, Column, Phi, Radius1, Radius2, StartPhi, EndPhi, PointOrder)
     
131.     MeanRadius1 := mean(Radius1)
     
132.     MeanRadius2 := mean(Radius2)
     
133.     DevRadius1 := deviation(Radius1)
     
134.     DevRadius2 := deviation(Radius2)
     
135.     *将椭圆转到世界坐标系下，它们将会是圆形状态，再将圆的单位从米转为毫米
     
136.     *将一个亚像素精度轮廓转换到世界坐标系去，此时这些世界坐标系X为0.
     
137.     *SelectedEdges为输入轮廓, WorldCircles为输出轮廓, CamParam为相机内参, Pose为相机外参,
     
138.     *'mm'表示世界坐标系单位为mm
     
139.     contour_to_world_plane_xld (SelectedEdges, WorldCircles, CamParam, Pose, 'mm')
     
140.     * 在世界坐标系下进行椭圆拟合。
     
141.     fit_ellipse_contour_xld (WorldCircles, 'fitzgibbon', -1, 2, 0, 200, 3, 2, Row, Column, Phi, RadiusW1, RadiusW2, StartPhi, EndPhi, PointOrder)
     
142.     MeanRadiusW1 := mean(RadiusW1)
     
143.     MeanRadiusW2 := mean(RadiusW2)
     
144.     DevRadiusW1 := deviation(RadiusW1)
     
145.     DevRadiusW2 := deviation(RadiusW2)
     
146.     *
     
147.     * 显示结果
     
148.     dev_display (Image)
     
149.     dev_set_color ('yellow')
     
150.     dev_set_line_width (3)
     
151.     dev_display (SelectedEdges)
     
152.     Message := 'Measured dimensions of the ellipses'
     
153.     Message[0] := '                    Mean Radius1; Mean Radius2; (Standard deviations [%])'
     
154.     Message[1] := 'Image coordinates:       ' + MeanRadius1
     
155. 
     
156. 5.2f' + 'px; ' + MeanRadius2
     
157. 
     
158. 5.2f' + 'px            (' + (DevRadius1 / MeanRadius1 * 100)
     
159. 
     
160. 4.2f' + ', ' + (DevRadius2 / MeanRadius2 * 100)
     
161. 
     
162. 4.2f' + ')'
     
163.     Message[2] := 'World coordinates:       ' + (MeanRadiusW1 / 10)
     
164. 
     
165. 5.2f' + 'cm; ' + (MeanRadiusW2 / 10)
     
166. 
     
167. 5.2f' + 'cm            (' + (DevRadiusW1 / MeanRadiusW1 * 100)
     
168. 
     
169. 4.2f' + ', ' + (DevRadiusW2 / MeanRadiusW2 * 100)
     
170. 
     
171. 4.2f' + ')'
     
172.     disp_message (WindowHandle, Message, 'window', 12, 12, 'black', 'true')
     
173.     if (I < 10)
     
174.         disp_continue_message (WindowHandle, 'black', 'true')
     
175.         stop ()
     
176.     endif
     
177. endfor
     
178. clear_calib_data (CalibDataID)

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