Kameracalibrering

Kameracalibrering er processen med at bestemme kameraets indre parametre, eksterne parametre og optiske forvrængninger ud fra billeder af kendte mønstre eller scener. Kalibreringen giver en matematisk model af, hvordan en 3D-verden projiceres til et 2D-billedplan gennem kameraets linse og sensor. Den bruges i robotteknik, augmented reality og fotogrammetri.

Indre parametre beskriver hvordan scenen projiceres til billedplanet. Det vigtigste er brændvidderne (f_x, f_y), hovedpunktet (c_x, c_y) og eventuel skævhed mellem akserne. Distortion beskrives med forvrængningsparametre: radial (k1, k2, k3) og tangential (p1, p2). Eksterne parametre angiver kameraets position og orientering i verden gennem rotation R og translation t for hvert billede.

Mønsterbaseret kalibrering bruges typisk med et kendt mønster som et sjakkbræt eller et cirkelsystem. Billeder tages fra forskellige vinkler og afstande, og punkter i mønsteret registreres i hvert billede. Ved hjælp af metoder som Zhangs metode kan man estimere K, R, t og forvrængningsparametre ved at minimere reprojektion-fejlene mellem de kendte mønsterpunkter og deres observerede positioner i billedet.

Resultatet er kameraets matrix K, forvrængningsparametre og for hvert billede rotation R og translation t. En lav reprojektion-fejl indikerer høj nøjagtighed. Kalibrerede parametre bruges til 3D-rekonstruktion, robotnavigation, augmented reality og præcis måling i fotogrammetri.

Effektiv kalibrering kræver god belysning og tydelige mønsterpunkter, tilstrækkelig dækning af synsfeltet og variation i synsvinkel. Ændringer i fokus eller zoom kræver ofte ny kalibrering, især for standardlinsen; fisheye-linser eller udvidede modeller kan kræve særlige kalibreringsmetoder.