基于张正友定标法的Opencv3.1定标程序，先用findchessboard找到棋盘，用cornersubpix做亚像素定位，再用calibrateCamera进行定标，最后将定标结果储存在xml文件里
程序基于vs2013和opencv3.1，要注意的是3.1根之前2XX系列很多地方不同，很多函数不同，具体情况看代码，
新手，难免犯诸如switch语句没有default之类的错误，大神看见请轻拍...
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* @COPYRIGHT NOTICE
* @Copyright (c) 2016, LiZichuan
* @All rights reserved
文件名 : 0.0，摄像头的打开.cpp
版本 : ver 1.0
作者 : LiZichuan
日期 : 2016/3/22 13:37
简介 : 0.0，棋盘格读取与标定
***********************************************************************************/
/*****************************************************************************
功 能 :头文件、命名空间包含部分
描 述 :
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#include "stdafx.h"
#include "windows.h"
//#include "stdio.h"
#include "string"
#include "iostream"
#include "opencv2/core.hpp"
#include "opencv2/highgui/highgui.hpp"
#include "opencv2/imgproc/imgproc.hpp"
#include "opencv2/opencv.hpp"
#include "opencv2/calib3d.hpp"
#include "opencv2/xfeatures2d.hpp"
using namespace std;
using namespace cv;
using namespace cv::xfeatures2d;
/*****************************************************************************
功 能 :宏定义部分
描 述 :
*****************************************************************************/
/*****************************************************************************
功 能 :全局变量声明
描 述 :
*****************************************************************************/
/*****************************************************************************
功 能 :全局函数声明
描 述 :
*****************************************************************************/
//向xml文件写入矩阵
void uprintMatrix(CvFileStorage *fs, Mat umatrix, string uname);
//向xml文件写入矩阵组
void uprintVectorMat(CvFileStorage *fs, vector<Mat> umatrix, string uname);
//显示矩阵
void PrintfMatrix(Mat umatrix);
//显示矩阵组
void PrintfVectorMat(vector<Mat> umatrix);
/*****************************************************************************
函数名称 :main()函数
函数功能 :
作 者 :LiZichuan
日 期 :2016/3/22 13:40
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int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//1，定标准备
//参数准备
const double RealLengthOfChess = 20.2; //棋盘格单格实际宽度
const int chessBoard_Num = 32; //棋盘数量——定标图像读取次数
const int board_wide_Num = 9; //棋盘格每行格子数量
const int board_heigh_Num = 9; //棋盘格每列格子数量
Mat tempImage, tempImage_gray, tempImage1, tempImage_gray1; //定义原始图像和灰度图
vector<Point2f> corners, corners1; //每次检测得到的角点坐标
vector<vector<Point2f>> imagePoints, imagePoints1; //定义检测到角点在图像中的二重二维坐标组
vector<vector<Point3f>> objectPoints, objectPoints1; //定义检测到角点在实际中的二重三维坐标组
bool flag_chess_find, flag_chess_find_1; //定义棋盘检测成功的标志位
VideoCapture cap(0); //定义视频流
namedWindow("棋盘角点检测", WINDOW_AUTOSIZE); //创建源视频窗口()
namedWindow("标定及矫正后", WINDOW_AUTOSIZE); //创建矫正后视频窗口
//TermCriteria criteria = TermCriteria(TermCriteria::EPS + TermCriteria::MAX_ITER, 1000, 0.00001);
cap >> tempImage; //采集视频
Size imageSize = Size(tempImage.cols, tempImage.rows); //定义采集视频窗口尺寸
//2，定标并显示结果，进行矫正并显示图像
while (true)
{
//2.1，开始定标
cout << "程序准备完成，按下‘c’开始采集图像" << endl;
if (waitKey(0) == 'c')
{
//2.1.1，开始第n次图像读取并检测棋盘图，进行定标
for (int detectTime = 0; detectTime < chessBoard_Num; ++detectTime)
{
//2.1.1.1，从摄像头采集图像
cout << "按下'v',开始检测棋盘格" << endl;
bool continue_flag = 0; //定义一个布尔变量作为棋盘检测成功的标志位
//不断循环采集图像，直到按下V按键进行棋盘格检测
while (1)
{
cap >> tempImage; //采集视频
cvtColor(tempImage, tempImage_gray, CV_BGR2GRAY); //将采集到视频转化为灰度图
imshow("棋盘角点检测", tempImage); //显示源视频
//按下V，开始采集图像
if (waitKey(1) == 'v')
{
//检测棋盘格，并生成检测成功标志位
flag_chess_find = findChessboardCorners(tempImage, Size(9, 9), corners, CV_CALIB_CB_ADAPTIVE_THRESH + CV_CALIB_CB_FAST_CHECK);
//如果检测成功则按照不同颜色依次序画出角点，如果未成功则用红色画出检测到的角点
drawChessboardCorners(tempImage, Size(9, 9), corners, flag_chess_find);
//显示角点
imshow("棋盘角点检测", tempImage);
cout << "第" << detectTime << "次棋盘检测结果如下，v按‘c’继续标定，按‘r’重新检测" << endl;
//等待按键
switch (waitKey(0))
{
case 'c':continue_flag = 1;
default:break;
}
}
//根据上一个函数结果，如果按下C则跳出循环执行下一步，否则继续循环采集视频
if (continue_flag)
break;
}
//2.1.1.2，如果角点检测成功，进行亚像素焦点定位并储存角点坐标于坐标组中
if (corners.size() > 2)
{
//亚像素角点检测
cornerSubPix(tempImage_gray, corners, Size(5, 5), Size(-1, -1), TermCriteria(TermCriteria::EPS + TermCriteria::MAX_ITER, 1000, 0.00001));
//绘制图像并显示
for (int i = 0; i < corners.size(); i++)
{
circle(tempImage, corners[i], 8, Scalar(40, 25, 255), 2, 8);
}
imshow("棋盘角点检测", tempImage);
//显示文字提示并循环显示检测到的棋盘图角点坐标
cout << "棋盘格亚像素精确定位结果如下" << endl;
cout << " 棋盘检测角点数目：" << corners.size() << endl;
for (int i = 0; i < corners.size(); i++ )
{
if (i%2 == 0) //如果是偶数则下一次继续写（角点标号从0开始）
{
cout << "角点" << i << "精确坐标为：" << corners[i].x << "," << corners[i].y;
}
else //如果是奇数则下一次回车
{
cout << " 角点" << i << "精确坐标为：" << corners[i].x << "," << corners[i].y << endl;
}
}
cout << endl;
cout << "第" << detectTime + 1 << "次棋盘检测结束" << endl;
cout << "按‘r’重新进行本次检测，按‘c’进行下次检测" << endl;
//等待按键，如果按下C则储存角点坐标，按下R则重新检测棋盘格获取角点坐标
switch (waitKey(0))
{
case 'r': detectTime = detectTime - 1; //本次检测结果作废，重新检测
case 'c': //将角点坐标存入二重坐标组
{
vector<Point2f> imagePoints_temp; //定义临时的角点二重二维坐标组
vector<Point3f> objectPoints_temp; //定义临时的角点二重三维坐标组
for (int j = 0; j < corners.size(); ++j) //利用循环依次将检测到角点坐标存入临时角点坐标组
{
Point2f imgPoint_temp2;
Point3f objPoint_temp2;
imgPoint_temp2.x = corners[j].x;
imgPoint_temp2.y = corners[j].y;
objPoint_temp2.x = j % board_wide_Num * ((float)RealLengthOfChess);
objPoint_temp2.y = j / board_wide_Num * ((float)RealLengthOfChess);
objPoint_temp2.z = 0;
imagePoints_temp.push_back(imgPoint_temp2);
objectPoints_temp.push_back(objPoint_temp2);
}
imagePoints.push_back(imagePoints_temp); //将临时角点坐标组存入图像角点的二重二维坐标组
objectPoints.push_back(objectPoints_temp); //将临时角点坐标组存入实际角点的二重三维坐标组
}
}
}
//2.1.1.3，如果检测失败，等待进行下一次棋盘检测或者退出
else
{
cout << "棋盘格检测失败，按‘r’重新检测，按‘q’退出" << "检测数量为" << corners.size() << endl;
switch (waitKey(0))
{
case 'r':detectTime = detectTime - 1;
default: return false;
}
}
}
//2.1.2，根据之前角点坐标亚像素检测结果，进行相机标定
Mat intrinsic_Matrix(3, 3, CV_64F), distortion_coeffs(8, 1, CV_64F);
vector<Mat> rvecs, tvecs; //定义旋转向量组和平移向量组
double time0 = getTickCount();
//2.1.3，进行定标
calibrateCamera(objectPoints, //角点的实际坐标
imagePoints, //角点的图像坐标
imageSize, //定标图像尺寸
intrinsic_Matrix, //相机内参数矩阵
distortion_coeffs, //畸变参数矩阵
rvecs, //旋转向量组
tvecs //平移向量组
);
//2.1.4，标定
cout << "相机定标结束，用时：" << (getTickCount()-time0)/1000 << "毫秒，定标结果如下：" << endl;
//2.1.5，计算定标误差：
double total_error_value = 0.0, error_value[chessBoard_Num];
for (int i = 0; i < chessBoard_Num; i++)
{
vector<Point2f> imagePoints2; //定义一个临时图像角点二重二维坐标组
//根据旋转向量、平移向量、内参矩阵和相机畸变矩阵计算实际角点在图像坐标席上投影
projectPoints(objectPoints[i], //角点实际坐标
rvecs[i], //旋转向量
tvecs[i], //平移向量
intrinsic_Matrix, //内参矩阵
distortion_coeffs, //畸变矩阵
imagePoints2 //储存计算得到的图像角点坐标
);
Mat tempImagePointMat = Mat(1, imagePoints[i].size(), CV_32FC2); //创建用于储存角点的图像坐标的矩阵
Mat imagePoints2Mat = Mat(1, imagePoints2.size(), CV_32FC2); //创建用于储存角点的图像坐标理论值的矩阵
for (int j = 0; j < imagePoints[i].size(); j++)
{
imagePoints2Mat.at<Vec2f>(0, j) = Vec2f(imagePoints2[j].x, imagePoints2[j].y); //将角点图像坐标存入矩阵
tempImagePointMat.at<Vec2f>(0, j) = Vec2f(imagePoints[i][j].x, imagePoints[i][j].y); //将角点图像坐标理论值存入矩阵
}
error_value[i] = norm(imagePoints2Mat, tempImagePointMat, NORM_L2); //对图像坐标和图像坐标理论值进行归一化
total_error_value += error_value[i] /= imagePoints[i].size(); //结果累加然后除以角点数
cout << "第" << i + 1 << "幅图像的平均误差：" << error_value[i] << "像素" << endl;
}
cout << "总体平均误差：" << total_error_value / chessBoard_Num << "像素" << endl;
//2.1.6，显示定标结果
//在命令台显示结果
printf("相机内参矩阵：\n");
PrintfMatrix(intrinsic_Matrix);
printf("相机畸变矩阵：\n");
PrintfMatrix(distortion_coeffs);
printf("旋转向量组：\n");
PrintfVectorMat(rvecs);
printf("平移向量组：\n");
PrintfVectorMat(tvecs);
//2.1.7，储存标定结果
//定义文件储存指针
CvFileStorage *fs = cvOpenFileStorage("123.xml", //文件名称
0,
CV_STORAGE_WRITE, //模式为写入模式
"GB2312" //文本编码
);
cvWriteComment(fs, "这个文件用于记录定标结果。", 0); //向文件写入短语
//储存标定结果
cvWriteComment(fs, "定标参数如下：", 0); //向文件写入短语
uprintMatrix(fs, intrinsic_Matrix, "相机内参矩阵"); //写入相机内参
uprintMatrix(fs, distortion_coeffs, "相机畸变矩阵"); //写入畸变矩阵
uprintVectorMat(fs, rvecs, "旋转向量组"); //写入旋转向量组
uprintVectorMat(fs, tvecs, "平移向量组"); //写入平移向量组
cvWriteComment(fs, "定标参数写入结束", 0); //向文件写入短语
//储存定标误差
cvWriteComment(fs, "定标误差如下：", 0); //向文件写入短语
cvWriteReal(fs, "total_average_error", total_error_value / chessBoard_Num);
//写入所有图片的平均误差
cvWriteComment(fs, "每幅图片定标误差如下：", 0); //向文件写入短语
for (int i = 0; i < chessBoard_Num; i++)
{
cvWriteComment(fs, "Photo_Counter", 0);
cvWriteReal(fs, "error_value", error_value[i]); //写入每幅图片误差
}
cvWriteComment(fs, "误差写入结束", 0); //向文件写入短语
//储存角点坐标
cvWriteComment(fs, "角点图像坐标为：", 0); //向文件写入短语
for (int i = 0; i < chessBoard_Num; i++)
{
cvWriteInt(fs, "Photes_Counter", i);
for (int j = 0; j < corners.size(); j++)
{
cvWriteInt(fs, "Corners_Counter", j); //写入角点序号
float temp_coordinate[] = { imagePoints[i][j].x, imagePoints[i][j].y};
//定义用于输出坐标的临时变量
cvStartWriteStruct(fs, "coordinates", CV_NODE_SEQ); //开始写入结构体
cvWriteRawData(fs, temp_coordinate, 2, "f"); //写坐标
cvEndWriteStruct(fs); //结构体写入结束
}
}
cvWriteComment(fs, "角点图像坐标写入结束", 0); //向文件写入短语
cvWriteComment(fs, "角点实际坐标为：", 0); //向文件写入短语
for (int i = 0; i < chessBoard_Num; i++)
{
cvWriteInt(fs, "Photos_Counter", i);
for (int j = 0; j < corners.size(); j++)
{
cvWriteInt(fs, "Corners_Counter", j); //写入角点序号
float temp_coordinate[] = { objectPoints[i][j].x, objectPoints[i][j].y, objectPoints[i][j].z };
//定义用于输出坐标的临时变量
cvStartWriteStruct(fs, "coordinates", CV_NODE_SEQ); //开始写入结构体
cvWriteRawData(fs, temp_coordinate, 3, "f"); //写坐标
cvEndWriteStruct(fs); //结构体写入结束
}
}
cvWriteComment(fs, "角点实际坐标写入结束", 0); //向文件写入短语
cvReleaseFileStorage(&fs); //文件写入结束，释放文件指针
//2.1.8，使用定标结果矫正采集到图像，并显示出来
cout << "显示矫正结果，按'w'键继续" << endl;
//不断循环显示矫正后图像
while (true)
{
Mat srcImage, srcImage1; //定义临时矩阵变量
cap >> srcImage; //从相机采集图像
//进行矫正
undistort(srcImage, //输入源图像
srcImage1, //存放矫正后图像
intrinsic_Matrix, //内参矩阵
distortion_coeffs //畸变矩阵
);
imshow("棋盘角点检测", srcImage); //显示结果
imshow("标定及矫正后", srcImage1);
if (waitKey(5) == 'q')
break;
}
cout << "本轮定标结束，按‘q’键退出，‘r’键进行下一轮定标" << endl;
}
//2.2，如果按下q，则退出循环，按下r，重新定标
if (waitKey(0) == 'q')
{
break;
}
else
{
while (waitKey(0) != 'r');
}
}
return 0;
}
/*****************************************************************************
函数名称 :uprintVectorMat()函数
函数功能 :
作 者 :LiZichuan
日 期 :2016/3/26 20:06
*****************************************************************************/
void uprintVectorMat(CvFileStorage *fs, vector<Mat> umatrix, string uname)
{
cvWriteComment(fs, uname.c_str(), 0);
//逐次按矩阵、按行、按列写入矩阵组值
for (int i = 0; i < umatrix.size(); ++ i)
{
cvWriteInt(fs, "Mat_Number", i);
for (int j = 0; j < umatrix[i].rows; ++ j)
{
for (int k = 0; k < umatrix[i].cols; ++k)
{
cvWriteReal(fs, "Value", umatrix[i].at<double>(j, k));
}
}
}
cvWriteComment(fs, "写入结束", 0);
}
/*****************************************************************************
函数名称 :uprintMatrix()函数
函数功能 :
作 者 :LiZichuan
日 期 :2016/3/26 20:21
*****************************************************************************/
void uprintMatrix(CvFileStorage *fs, Mat umatrix, string uname)
{
cvWriteComment(fs, uname.c_str(), 0);
//逐次按行按列写入矩阵值
for (int i = 0; i < umatrix.rows; ++ i)
{
for (int j = 0; j < umatrix.cols; ++ j)
{
cvWriteReal(fs, "Value", umatrix.at<double>(i, j));
}
}
cvWriteComment(fs, "写入结束", 0);
}
/*****************************************************************************
函数名称 :PrintfMatrix()函数
函数功能 :
作 者 :LiZichuan
日 期 :2016/3/26 20:51
*****************************************************************************/
void PrintfMatrix(Mat umatrix)
{
for (int i = 0; i < umatrix.rows; ++ i)
{
for (int j = 0; j < umatrix.cols; ++ j)
{
printf(" %lf", umatrix.at<double>(i, j));
}
printf("\n");
}
printf("\n");
}
/*****************************************************************************
函数名称 :PrintfVectorMat()函数
函数功能 :
作 者 :LiZichuan
日 期 :2016/3/26 20:51
*****************************************************************************/
void PrintfVectorMat(vector<Mat> umatrix)
{
for (int i = 0; i < umatrix.size(); ++ i)
{
for (int j = 0; j < umatrix[i].rows; ++ j)
{
for (int k = 0; k < umatrix[i].cols; ++ k)
{
printf(" %lf", umatrix[i].at<double>(j, k));
}
printf("\n");
}
printf("\n");
}
}
时间： 2024-10-10 18:09:36