相机标定(三) —— 畸变校正

一、前言

根据针孔模型,物体和成像之间参数会满足相似三角形的关系。但现实中会存在装配误差和透视失真等原因,导致这种关系无法成立,使理想成像与实际成像存在误差,这种误差即称为畸变。
畸变分为径向畸变,切向畸变和薄棱镜畸变。

二、畸变

2.1 径向畸变

径向畸变字面意思是图像坐标产生径向位置的误差,是由镜头形状缺陷造成的。
径向畸变效果可以分为枕型畸变、桶形畸变,示意图如下所示。

根据opencv给出的r=0处的泰勒展开公式:
在这里插入图片描述
其中,Xdr,Ydr为畸变后像素坐标,x,y为理想坐标,k1,k2,k3为径向畸变参数。

2.2 切向畸变

切向畸变一般是由透镜和芯片的安装位置误差引起的,导致透镜和成像平面不平行。
在这里插入图片描述
公式如下:
在这里插入图片描述
其中Xdt,Ydt为畸变后像素坐标,x,y为理想坐标,p1,p2为切向畸变参数。

2.3 薄棱镜畸变

是由镜头设计缺陷和加工误差导致的,高价位镜头可以忽略。
在这里插入图片描述
其中s1,s2为畸变参数

三、校正

上述公式均为由理想位置求畸变坐标,但实际情况是我们已知畸变位置,需要通过以上公式进行反推,求解k1,k2,k3,p1,p2。
将以上公式相加得到最终公式,其中在实际应用中只需考虑前两阶参数。

参考文章:
相机标定的来龙去脉(详解标定原理、畸变矫正原理、使用经验)

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