stereoParameters

用于存储立体相机系统参数的对象

说明

stereoParameters 对象存储了两台相机的内参和外参及其几何关系。

创建对象

您可以使用此处介绍的 stereoParameters 函数来创建一个 stereoParameters 对象。您还可以通过调用 estimateCameraParameters，并提供一个大小为 M×2×numImages×2 的输入图像点数组来创建一个 stereoParameters 对象，其中 M 表示每个图案中的关键点坐标数量。

语法

stereoParams = stereoParameters(cameraParameters1,cameraParameters2,poseCamera2)

stereoParams = stereoParameters(paramStruct)

描述

stereoParams = stereoParameters(cameraParameters1,cameraParameters2,poseCamera2) 根据两台相机的参数以及相机 2 的位姿，返回一个立体相机系统参数对象。cameraParameters1 和 cameraParameters2 分别是 cameraParameters 或 cameraIntrinsics 对象，其中分别包含相机 1 和相机 2 的内参。这三个参量分别用于设置 CameraParameters1、CameraParameters2 和 PoseCamera2 属性。

示例

stereoParams = stereoParameters(paramStruct) 根据现有 stereoParameters 对象，并使用存储在 paramStruct 中的参数，创建一个与之完全相同的 stereoParameters 对象。

输入参量

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`paramStruct` — 立体参数
结构体

立体参数，指定为一个立体参数结构体。若要从现有的 stereoParameters 对象中获取 paramStruct，请使用 toStruct 函数。

属性

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两台相机的内参和外参

`CameraParameters1` — 相机 1 的参数
`cameraParameters` 对象

相机 1 的参数，指定为一个 cameraParameters 对象。该对象包含相机的内参、外参和镜头畸变参数。

`CameraParameters2` — 相机 2 的参数
`cameraParameters` 对象

相机 2 的参数，指定为一个 cameraParameters 对象。该对象包含相机的内参、外参和镜头畸变参数。

两台相机之间的几何关系

`PoseCamera2` — 第二台相机的相对位姿
`rigidtform3d` 对象

第二台相机的相对位姿，指定为一个 rigidtform3d 对象。该对象的 R 和 Translation 属性分别表示相机 1 与相机 2 之间的相对旋转和平移。它们使用以下方法将相机 2 的坐标转换回相机 1 的坐标：

orientation1 = orientation2 * R
location1 = orientation2 * Translation + location2

orientation1 和 location1 分别表示相机 1 的绝对位姿，orientation2 和 location2 分别表示相机 2 的绝对位姿。

Camera 2 displayed in camera 1 coordinate system, with the axis origin at the optical center of camera 1.

创建 stereoParameters 对象后，无法设置 PoseCamera2 的值。

`FundamentalMatrix` — 基础矩阵
3×3 矩阵

基础矩阵，以 3×3 矩阵的形式存储。基础矩阵建立了两台立体相机之间的对应关系，因此必须满足以下方程：

$[\begin{matrix} P_{1} & 1 \end{matrix}] * F u n d a m e n t a l M a t r i x * [\begin{matrix} P_{2} \\ 1 \end{matrix}] = 0$

P₁（图像 1 中的点）对应于图像 2 中的点 P₂。这两个点都是以像素坐标表示的。

`EssentialMatrix` — 本质矩阵
3×3 矩阵

本质矩阵，以 3×3 矩阵的形式存储。本质矩阵建立了两台立体相机之间的对应关系，因此必须满足以下方程：

$[\begin{matrix} P_{1} & 1 \end{matrix}] * E s s e n t i a l M a t r i x * [\begin{matrix} P_{2} \\ 1 \end{matrix}] = 0$

P₁（图像 1 中的点）对应于 P₂（图像 2 中的点）。这两个点均以归一化图像坐标表示，其原点位于相机光学中心。像素坐标 x 和 y 通过焦距 f_x 和 f_y 进行归一化。

估计参数的精度

`MeanReprojectionError` — 平均欧几里得距离
像素数

所有图像对中，重新投影点与检测点之间的平均欧几里得距离，单位为像素。

相机参数估计的设置

`NumPatterns` — 已标定的图案的数量
整数

用于估算两台相机外参的标定图案数量，以整数形式存储。

`WorldPoints` — 世界坐标
M×2 数组

标定图案中关键点的世界坐标，指定为一个 M×2 数组。M 表示图案中的关键点数量。

`WorldUnits` — 世界点单位
`'mm'` (默认) | 字符向量

世界坐标系单位，以字符向量的形式指定。该字符向量描述了计量单位。

对象函数

toStruct Convert a stereo parameters object into a struct

示例

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执行立体相机标定

打开实时脚本

指定标定图像。

leftImages = imageDatastore(fullfile(toolboxdir("vision"),"visiondata", ...
    "calibration","stereo","left"));
rightImages = imageDatastore(fullfile(toolboxdir("vision"),"visiondata", ...
    "calibration","stereo","right"));

检测棋盘格。

[imagePoints,patternDims] = ...
  detectCheckerboardPoints(leftImages.Files,rightImages.Files);

请指定棋盘格关键点的世界坐标。正方形的尺寸以毫米为单位。

squareSize = 108; % millimeters
worldPoints = patternWorldPoints("checkerboard",patternDims,squareSize);

对立体相机系统进行标定。这两台相机的分辨率相同。

I = readimage(leftImages,1); 
imageSize = size(I,1:2);
params = estimateCameraParameters(imagePoints,worldPoints,ImageSize=imageSize);

直观展示标定精度。

showReprojectionErrors(params)

Figure contains an axes object. The axes object with title Mean Reprojection Error per Image, xlabel Image Pairs, ylabel Mean Error in Pixels contains 5 objects of type bar, line. These objects represent Camera 1, Camera 2, Overall Mean Error: 0.06 pixels.

可视化相机外参。

figure
showExtrinsics(params)

Figure contains an axes object. The axes object with title Extrinsic Parameters Visualization, xlabel X (mm), ylabel Z (mm) contains 28 objects of type patch, text, line.

转换为结构体。

paramsStruct = toStruct(params)

paramsStruct = struct with fields:
       CameraParameters1: [1×1 struct]
       CameraParameters2: [1×1 struct]
       RotationOfCamera2: [3×3 double]
    TranslationOfCamera2: [-119.8720 -0.4005 -0.0258]
                 Version: [1×1 struct]
     RectificationParams: [1×1 struct]

参考

[1] Zhang, Z. "A Flexible New Technique for Camera Calibration." IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 22, no. 11 (November 2000): 1330–34. https://doi.org/10.1109/34.888718..

[2] Heikkila, J., and O. Silven. “A Four-Step Camera Calibration Procedure with Implicit Image Correction.” In Proceedings of IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 1106–12. San Juan, Puerto Rico: IEEE Comput. Soc, 1997. https://doi.org/10.1109/CVPR.1997.609468.

扩展功能

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C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

用法说明和限制：

使用 toStruct 方法将一个 stereoParameters 对象传递到生成的代码中。请参阅Code Generation for Depth Estimation from Stereo Video示例。

GPU 代码生成
使用 GPU Coder™ 为 NVIDIA® GPU 生成 CUDA® 代码。

请参阅“C/C++ 代码生成”部分中的用法说明和限制。同样的用法说明和限制也适用于 GPU 代码生成。

版本历史记录

在 R2014a 中推出

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R2022b: 支持矩阵预乘约定

从 R2022b 版本开始，许多 Computer Vision Toolbox™ 函数在创建和执行几何变换时采用预乘约定。因此，stereoParameters 对象的某些参量和属性已进行调整，以支持预乘约定。

现在，您可以将 tformOfCamera2 参量指定为 rigidtform3d 对象，该对象采用预乘约定。虽然仍可将 tformOfCamera2 指定为 rigid3d 对象，但该对象采用后乘约定，因此不建议使用。
新的 PoseCamera2 属性取代了旧的 RotationOfCamera2 和 TranslationOfCamera2 属性。您可以通过查询存储在 PoseCamera2 属性中的 rigidtform3d 对象的 R 和 Translation 属性，来获取旋转矩阵和平移向量。R 属性的值是 RotationOfCamera2 的转置。

有关详细信息，请参阅Migrate Geometric Transformations to Premultiply Convention。

stereoParameters

说明

创建对象

语法

描述

输入参量

`paramStruct` — 立体参数
结构体

属性

两台相机的内参和外参

`CameraParameters1` — 相机 1 的参数
`cameraParameters` 对象

`CameraParameters2` — 相机 2 的参数
`cameraParameters` 对象

两台相机之间的几何关系

`PoseCamera2` — 第二台相机的相对位姿
`rigidtform3d` 对象

`FundamentalMatrix` — 基础矩阵
3×3 矩阵

`EssentialMatrix` — 本质矩阵
3×3 矩阵

估计参数的精度

`MeanReprojectionError` — 平均欧几里得距离
像素数

相机参数估计的设置

`NumPatterns` — 已标定的图案的数量
整数

`WorldPoints` — 世界坐标
M×2 数组

`WorldUnits` — 世界点单位
`'mm'` (默认) | 字符向量

对象函数

示例

执行立体相机标定

参考

扩展功能

C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

GPU 代码生成
使用 GPU Coder™ 为 NVIDIA® GPU 生成 CUDA® 代码。

版本历史记录

R2022b: 支持矩阵预乘约定

另请参阅

App

对象

函数

主题

stereoParameters

说明

创建对象

语法

描述

输入参量

paramStruct — 立体参数 结构体

属性

两台相机的内参和外参

CameraParameters1 — 相机 1 的参数 cameraParameters 对象

CameraParameters2 — 相机 2 的参数 cameraParameters 对象

两台相机之间的几何关系

PoseCamera2 — 第二台相机的相对位姿 rigidtform3d 对象

FundamentalMatrix — 基础矩阵 3×3 矩阵

EssentialMatrix — 本质矩阵 3×3 矩阵

估计参数的精度

MeanReprojectionError — 平均欧几里得距离 像素数

相机参数估计的设置

NumPatterns — 已标定的图案的数量 整数

WorldPoints — 世界坐标 M×2 数组

WorldUnits — 世界点单位 'mm' (默认) | 字符向量

对象函数

示例

执行立体相机标定

参考

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

GPU 代码生成 使用 GPU Coder™ 为 NVIDIA® GPU 生成 CUDA® 代码。

版本历史记录

R2022b: 支持矩阵预乘约定

另请参阅

App

对象

函数

主题

`paramStruct` — 立体参数
结构体

`CameraParameters1` — 相机 1 的参数
`cameraParameters` 对象

`CameraParameters2` — 相机 2 的参数
`cameraParameters` 对象

`PoseCamera2` — 第二台相机的相对位姿
`rigidtform3d` 对象

`FundamentalMatrix` — 基础矩阵
3×3 矩阵

`EssentialMatrix` — 本质矩阵
3×3 矩阵

`MeanReprojectionError` — 平均欧几里得距离
像素数

`NumPatterns` — 已标定的图案的数量
整数

`WorldPoints` — 世界坐标
M×2 数组

`WorldUnits` — 世界点单位
`'mm'` (默认) | 字符向量

C/C++ 代码生成
使用 MATLAB® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

GPU 代码生成
使用 GPU Coder™ 为 NVIDIA® GPU 生成 CUDA® 代码。