OpenCV相机标定与3D重建(12)计算相机校准的有用数据函数calibrationMatrixValues()的使用

• 操作系统：ubuntu22.04
• OpenCV版本：OpenCV4.9
• IDE:Visual Studio Code
• 编程语言：C++11

算法描述

从相机内参矩阵计算有用的相机特性。
cv::calibrationMatrixValues 是 OpenCV 库中的一个函数，用于计算相机校准的有用数据。这个函数接收相机内参矩阵（camera matrix）、图像尺寸（image size）以及光圈宽度和高度（aperture width and height），并输出视场角（field of view in the X and Y directions, fovx 和 fovy）、焦距（focal length）、主点位置（principal point position）以及像素纵横比（aspect ratio）。

函数原型

void cv::calibrationMatrixValues	
(
	InputArray 	cameraMatrix,
	Size 	imageSize,
	double 	apertureWidth,
	double 	apertureHeight,
	double & 	fovx,
	double & 	fovy,
	double & 	focalLength,
	Point2d & 	principalPoint,
	double & 	aspectRatio 
)		

参数

• 参数cameraMatrix：输入的相机内参矩阵，可以通过 calibrateCamera 或 stereoCalibrate 估计得到。
• 参数imageSize：输入图像的像素尺寸。
• 参数apertureWidth：传感器的实际宽度（单位：毫米）。
• 参数apertureHeight：传感器的实际高度（单位：毫米）。
• 参数fovx：沿水平传感器轴的输出视场角（单位：度）。
• 参数fovy：沿垂直传感器轴的输出视场角（单位：度）。
• 参数focalLength：镜头的焦距（单位：毫米）。
• 参数principalPoint：主点的位置（单位：毫米）。
• 参数aspectRatio：fy/fx （y方向上的焦距除以x方向上的焦距）

该函数从先前估计的相机矩阵计算各种有用的相机特性。

注意
请记住，统一测量单位 ‘mm’ 表示你为棋盘格间距选择的任意单位（因此它可以是任何值）。这里提到的 ‘mm’ 主要用于描述物理尺寸，但在实际应用中可以代表任何一致的长度单位。

代码示例

这个例子假设你已经有了相机内参矩阵 cameraMatrix，以及图像尺寸 imageSize。请注意，在实际应用中，您应该用通过校准过程获得的真实数据来替换示例中的数值。

#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
    // 假设的相机内参矩阵 (3x3 矩阵)
    Mat cameraMatrix = ( Mat_< double >( 3, 3 ) << 1000, 0, 320,  // fx, 0, cx
                         0, 1000, 240,                            // 0, fy, cy
                         0, 0, 1 );                               // 0, 0, 1

    // 图像尺寸（宽度 x 高度）
    Size imageSize( 640, 480 );

    // 传感器的实际物理尺寸（单位：毫米）。如果不知道确切值，可以设置为零。
    double apertureWidth  = 0.0;  // 宽度
    double apertureHeight = 0.0;  // 高度

    // 输出变量
    double fovx, fovy, focalLength;
    Point2d principalPoint;
    double aspectRatio;

    // 调用 calibrationMatrixValues 函数计算相机特性
    calibrationMatrixValues( cameraMatrix, imageSize, apertureWidth, apertureHeight, fovx, fovy, focalLength, principalPoint, aspectRatio );

    // 打印结果
    cout << "Field of view in X direction: " << fovx << " degrees" << endl;
    cout << "Field of view in Y direction: " << fovy << " degrees" << endl;
    cout << "Focal length: " << focalLength << " mm" << endl;
    cout << "Principal point: (" << principalPoint.x << ", " << principalPoint.y << ")" << endl;
    cout << "Aspect ratio: " << aspectRatio << endl;

    return 0;
}

运行结果

Field of view in X direction: 35.4893 degrees
Field of view in Y direction: 26.9915 degrees
Focal length: 1000 mm
Principal point: (320, 240)
Aspect ratio: 1