Comment vérifier l'exactitude de l'étalonnage d'une webcam?

Hmm, vous êtes à la recherche pour le "beau" ou "exactes"?

Calibrage de la caméra est l'un des très peu de sujets en vision par ordinateur, où la précision peut être directement quantifiés en termes physiques, et vérifiée par une expérience physique. Et la leçon habituelle est que (un) vos numéros sont tout aussi bon que l'effort (et d'argent) que vous mettez en eux, et (b) réel de la précision (par opposition à l'imaginaire) est cher, de sorte que vous devez déterminer à l'avance ce que votre application nécessite vraiment dans la façon de précision.

Si vous recherchez les spécifications géométriques de même très bon marché objectif/capteur de combinaisons (en mégapixels et ci-dessus), il devient évident que les sous-sous-mm précision de l'étalonnage est théoriquement réalisables à l'intérieur d'une table de volume de l'espace. Juste (à partir de la fiche technique du capteur de votre appareil) l'angle solide engendré par un pixel - vous serez ébloui par la résolution spatiale vous avez à la portée de votre porte-monnaie. Cependant, la réalisation AVEC quelque chose près que la précision théorique prend le travail.

Voici quelques recommandations (par expérience personnelle) pour obtenir un bon étalonnage de l'expérience avec la maison-grandi équipement.

1. Si votre méthode utilise un plat cible ("damier" ou similaire), la fabrication d'un bon. Choisissez un plat sauvegarde (pour la taille que vous mentionnez fenêtre en verre de 5 mm d'épaisseur ou plus, c'est excellent, bien évidemment fragile). Vérifier sa planéité à l'encontre de l'autre bord (ou, mieux, un faisceau laser). Imprimez le modèle sur un gros stock papier qui ne s'étire pas trop facilement. Poser après l'impression sur le support avant de coller et de vérifier que le carré et les côtés sont en effet de très près orthogonale. À bas prix ou à jet d'encre, les imprimantes laser ne sont pas conçus pour une rigoureuse précision géométrique, ne pas leur faire confiance aveuglément. La meilleure pratique consiste à utiliser un professionnel de l'imprimerie (même un Kinko va faire un bien meilleur travail que la plupart des imprimantes). Ensuite, fixez le motif très soigneusement à la sauvegarde, à l'aide de pulvérisation de la colle et lentement l'essuyant avec un chiffon doux pour éviter les bulles et les étirements. Attendre un jour ou plus pour que la colle de la soigner et de la colle-du papier de stress à atteindre à long terme de l'état stationnaire. Enfin mesure les positions de coin avec une bonne épaisseur et d'une loupe. Vous pouvez sortir avec un numéro unique pour la "moyenne" carré de la taille, mais il doit être un moyen de mesures réelles, pas d'espoirs-n-prières. La meilleure pratique consiste à utiliser une table de positions mesurées.

2. Surveillez votre température et l'humidité des changements: le papier absorbe l'eau de l'air, la sauvegarde se dilate et se contracte. Il est incroyable de voir combien d'articles que vous pouvez trouver que le rapport de la sous-millimètre d'étalonnage de précision sans citer les conditions de l'environnement (ou la réponse de la cible pour eux). Inutile de dire, ils sont pour la plupart de la merde. La baisse de température le coefficient de dilatation du verre par rapport à la commune de la feuille de métal est une autre raison de préférer l'ex comme un support.

3. Inutile de dire, vous devez désactiver l'auto-focus fonctionnalités de votre appareil photo, si elle en a un: la mise au point se déplace physiquement un ou plusieurs morceaux de verre à l'intérieur de votre objectif, et donc de changer (un peu) le champ de vision et (généralement par beaucoup) la distorsion de l'objectif et le principal point.

4. Placez l'appareil sur une monture stable qui ne vibre facilement. Focus (et de diaphragme de l'objectif, si il a un iris) nécessaires à l'application (pas le calibrage de la procédure d'étalonnage de la cible doit être conçu pour l'application de besoins, et non l'inverse). Ne même pas pense de toucher appareil photo ou l'objectif par la suite. Si possible, éviter de "complexe" objectifs - par exemple, les zooms ou très large angle de ceux. Fisheye ou lentilles anamorphiques exigent des modèles beaucoup plus complexes que le stock d'OpenCV met à la disposition des.

5. Prendre beaucoup de mesures et d'images. Vous voulez des centaines de mesures (coins) par image, et des dizaines d'images. Lorsque des données qui la concerne, plus on est de fous. Un damier 10x10 est le minimum absolu je considère. J'ai l'habitude de travaillé à 20x20.

6. Durée de l'étalonnage de volume lorsque vous prenez des photos. Idéalement, vous voulez que vos mesures soient distribués de manière uniforme dans le volume de l'espace, vous allez travailler avec. Plus important encore, assurez-vous de angle de la cible de manière significative à l'égard de l'axe focal certaines des images - pour calibrer la longueur focale vous avez besoin de "voir" un peu de réel point de vue raccourci. Pour de meilleurs résultats, utiliser une méthode reproductible de serrage mécanique pour déplacer la cible. Un bon est un axe tourne-disque, ce qui vous donnera un excellent modèle précédent pour le mouvement de la cible.

7. Réduire les vibrations et associés flou de mouvement lors de la prise de photos.

8. Utiliser un bon éclairage. Vraiment. C'est incroyable de voir combien de fois je vois des gens à réaliser en fin de match que vous avez besoin de photons pour calibrer n'importe quel appareil photo 🙂 Utilisation diffuse l'éclairage ambiant, et il rebondir cartes blanches sur les deux côtés du champ de vue.

9. Regarder ce que votre coin de l'extraction de code est en train de faire. Tirage détectés positions de coin sur le haut de l'image (Matlab ou Octave, par exemple), et de juger de leur qualité. La suppression des valeurs aberrantes début serré à l'aide de seuils est mieux que de faire confiance à la robustifier dans votre faisceau de réglage de code.

10. Contraindre votre modèle si vous le pouvez. Par exemple, ne pas essayer d'estimer le principal point si vous n'avez pas de bonnes raisons de croire que votre objectif est encore loin du centre-w.r.t l'image, il suffit de le fixer au centre de l'image sur votre première tentative. Le principal point d'emplacement est généralement mal observé, car il est par nature confondue avec le centre de la distorsion non-linéaire et par la composante parallèle au plan image de l'objectif à l'appareil photo de la traduction. Il nécessite un soigneusement conçu procédure qui donne trois ou plusieurs points de fuite de la scène et un très bon bracketing de la distorsion non-linéaire. De la même façon, sauf si vous avez des raisons de soupçonner que la focale de l'objectif de l'axe est vraiment incliné w.r.t. le plan du capteur, de fixer à zéro le (1,2), composante de l'appareil photo de la matrice. En règle générale, utilisez le modèle le plus simple qui répond à vos mesures et besoins de votre application (c'est le rasoir d'Ockam pour vous).

11. Lorsque vous avez une solution d'étalonnage à partir de votre optimiseur avec suffisamment faible erreur RMS (quelques dixièmes de un pixel, en général, voir aussi Josh réponse ci-dessous), le tracé de la XY motif de l'erreur résiduelle (predicted_xy - measured_xy pour chaque coin de toutes les images) et voir si c'est un aller-ish nuage centré en (0, 0). "Touffes" de valeurs aberrantes ou de la non-circularité du nuage des résidus sont des cris d'alarme des cloches que quelque chose est très mal - probablement des valeurs aberrantes en raison du mauvais angle de détection ou de contrepartie, ou inappropriées de la distorsion de l'objectif du modèle.

12. Prendre des images supplémentaires pour vérifier l'exactitude de la solution - utiliser pour vérifier que la distorsion de la lentille est réellement supprimées, et que l'homographie planaire prédite par le modèle calibré correspond en fait à une récupérés à partir de la valeur mesurée coins.