MATLAB双目标定

前言：

现在有许多双目摄像头在出厂时以及标定好，用户拿到手后可以直接使用，但也有些双目摄像头在出厂时并没有标定。因而这个时候就需要自己进行标定。本文主要介绍基于matlab工具箱的自动标定方式来对双目相机进行标定。

1、MATLAB工具箱标定

首先需要准备一张棋盘，如下图所示。对于标定不同测距范围相机所用的棋盘方格宽度会有所不同。对于短焦双目相机（测距范围在20m以内），棋盘中方格的宽度达到20mm即可；对于长焦双目相机（测距范围在40m左右），棋盘中方格的宽度需要尽量大，否则会影响标定的精度，一般至少达到60mm。

然后通过Python脚本对棋盘进行多角度拍摄，每按下一次s键之后自动保存一组左右镜头的照片。Python代码如下：

注：尽可能拍摄多组照片，这样可以提高标定效果，标定效果的好坏直接影响到测距的精度。对于短焦相机通常拍摄40组照片即可；长焦相机通常会需要更多组照片。

照片拍摄好后，进入matlab标定工具箱，如下图所示。注意：不要选择matlab2020b版本，笔者测试过该版本无法正常使用标定工具箱，可以使用matlab2020a版本。

注：Stero Camera Cailbrator为双目标定工具箱，Camera Cailbrator为单目相机标定工具箱，因此这里选择Stero Camera Cailbrator工具箱。

进入工具箱以后，选择Add Images。然后选择左右相机照片的路径，Size of checkerboard square为棋盘中每一个方格的长度，单位为毫米，一定要准确测量方格的长度，如下图所示。

点击确定以后，Radial Distortion Compute选择3 Coefficients和Tangential Distortion，然后点击Calibrate进行校准。

2、降低标定误差

左下方的直方图为左右图像的标定误差，点击误差较大的直方图，可以直接在左边的图像对中找到对应的图像，右键选择“Remove and Recalibrate”，可以重复上述步骤，直到认为误差满足标定需求为止。

3、导出标定数据

标定好后将标定数据导入到工作空间，点击Export Camera Parameters即可。此时我们已经拿到标定数据了，为了避免手工获取数据时出错，笔者写了一个脚本可以直接获取标定数据，并保存到表格文件中，之后直接复制粘贴即可。

rowName = cell(1,10);
rowName{1,1} = '平移矩阵';
rowName{1,2} = '旋转矩阵';
rowName{1,3} = '相机1内参矩阵';
rowName{1,4} = '相机1径向畸变';
rowName{1,5} = '相机1切向畸变';
rowName{1,6} = '相机2内参矩阵';
rowName{1,7} = '相机2径向畸变';
rowName{1,8} = '相机2切向畸变';
rowName{1,9} = '相机1畸变向量';
rowName{1,10} = '相机2畸变向量';
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,1),1,'A1');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,2),1,'A2');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,3),1,'A5');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,4),1,'A8');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,5),1,'A9');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,6),1,'A10');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,7),1,'A13');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,8),1,'A14');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,9),1,'A15');
xlswrite('out.xlsx',rowName(1,10),1,'A16');
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.TranslationOfCamera2,1,'B1');  % 平移矩阵
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.RotationOfCamera2.',1,'B2');  % 旋转矩阵
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.CameraParameters1.IntrinsicMatrix.',1,'B5');  % 相机1内参矩阵
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.CameraParameters1.RadialDistortion,1,'B8');  % 相机1径向畸变(1,2,5)
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.CameraParameters1.TangentialDistortion,1,'B9');  % 相机1切向畸变(3,4)
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.CameraParameters2.IntrinsicMatrix.',1,'B10');  % 相机2内参矩阵
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.CameraParameters2.RadialDistortion,1,'B13');  % 相机2径向畸变(1,2,5)
xlswrite('out.xlsx',stereoParams.CameraParameters2.TangentialDistortion,1,'B14');  % 相机2切向畸变(3,4)
xlswrite('out.xlsx',[stereoParams.CameraParameters1.RadialDistortion(1:2), stereoParams.CameraParameters1.TangentialDistortion,...stereoParams.CameraParameters1.RadialDistortion(3)],1,'B15');  % 相机1畸变向量
xlswrite('out.xlsx',[stereoParams.CameraParameters2.RadialDistortion(1:2), stereoParams.CameraParameters2.TangentialDistortion,...stereoParams.CameraParameters2.RadialDistortion(3)],1,'B16');  % 相机2畸变向量
showReprojectionErrors(stereoParams)
showExtrinsics(stereoParams)

标定数据文件保存的路径即为当前程序的路径，要想保存到其他路径直接修改脚本中的路径即可，导出的参数如下图所示。

将表格中的数据复制到双目相机配置文件中，其中相机1内参复制到left_camera_matrix中，相机1畸变复制到left_distortion中，相机2内参复制到right_camera_matrix中，相机2畸变复制到right_distortion中，旋转矩阵复制到R中，转移矩阵复制到T中，如下图所示。