Co je kalibrace kamery?
Kalibrace kamery je proces, který odhaduje geometrické parametry kamery, aby bylo možné body obrazu vztáhnout k bodům ve scéně.
Co odhaduje
Vnitřní parametry patří jedné kameře a jednomu objektivu. Jsou to ohnisková vzdálenost, optický střed (hlavní bod) a zkreslení objektivu. Ohnisková vzdálenost a optický střed tvoří matici kamery. Zkreslení objektivu má dva běžné druhy. Radiální zkreslení způsobuje, že přímky vypadají zakřiveně, a roste směrem k okraji obrazu. Tangenciální zkreslení se objeví, když objektiv není rovnoběžný se senzorem.
Vnější parametry jsou rotace a translace. Pro každý snímek umisťují kameru do scény.
Metody
Při kalibraci šachovnicí kamera vidí rovinný vzor z různých orientací. Zhangova metoda potřebuje alespoň dvě orientace a své první řešení zpřesňuje metodou maximální věrohodnosti. Návod OpenCV doporučuje alespoň 10 snímků.
Druhým způsobem je samokalibrace. Software pro strukturu z pohybu odhaduje parametry přímo ze snímků průzkumu. Směrnice USGS uvádějí, že na samokalibraci se obvykle spoléhají uživatelé USGS a ministerstva vnitra USA. Laboratorní kalibrace se může v terénu změnit, protože senzory nejsou stabilní. Pro plochu bez výrazných prvků směrnice doporučují kalibraci v terénu pomocí šachovnice.
Kde vznikají chyby
Samokalibrace může selhat, když jsou snímky téměř rovnoběžné. Odhad zkreslení je pak chybný a model ukazuje svislé klenutí povrchu. Šikmé snímky tuto chybu snižují.
Použití v dronové kontrole
Směrnice USGS doporučují zaznamenat parametry kalibrace a jejich nejistoty do metadat datové sady. Zdroje, z nichž tento text vychází, nestanovují pro kamery při kontrole letiště žádný požadavek na kalibraci.
Často kladené otázky
- Co kalibrace kamery odhaduje?
- Odhaduje vnitřní parametry a koeficienty zkreslení objektivu. Vnitřní parametry jsou ohnisková vzdálenost (fx, fy) a optický střed (cx, cy), zapsané jako matice kamery 3×3. OpenCV modeluje pět koeficientů zkreslení: k1, k2, p1, p2 a k3. Vnější parametry (rotace a translace) jsou jiné. Umisťují kameru do scény a mění se u každého snímku.
- Kolik snímků potřebuje kalibrace šachovnicí?
- Zhangova metoda potřebuje alespoň dvě orientace rovinného vzoru. Návod OpenCV doporučuje alespoň 10 snímků pro lepší výsledky. V obou případech musí být vzor vidět z různých orientací.
- Lze kameru dronu kalibrovat během průzkumu?
- Ano. Většina softwaru pro strukturu z pohybu odhaduje parametry kamery ze snímků průzkumu. Jde o samokalibraci, na kterou se uživatelé USGS obvykle spoléhají. Téměř rovnoběžné snímky mohou dát chybný odhad zkreslení a vést ke klenutému povrchu. Přidání šikmých snímků tuto chybu snižuje (James a Robson, 2014).
Reference
- opencv-calibration
- Camera Calibration (OpenCV-Python tutorial) OpenCV
- zhang-2000
- A Flexible New Technique for Camera Calibration (MSR-TR-98-71) Microsoft Research
- usgs-ofr-2023-1033
- Guidelines for Calibration of Uncrewed Aircraft Systems Imagery (Open-File Report 2023-1033) U.S. Geological Survey
- james-robson-2014
- Mitigating systematic error in topographic models derived from UAV and ground-based image networks Earth Surface Processes and Landforms 39(10), 1413-1420
Toto je referenční položka. TarmacView poskytuje služby inspekce drony a neprodává zařízení ani materiály popsané v tomto slovníku.
