GoPro照相机的视野

Question

我使用Matlab的相机校准工具箱校准了我的GoPro Hero 4 Black ,并使用OpenCV的calibrationMatrixValues()计算了它的视野和焦距.但是,这些与GoPro的规格不同.相当于118.2/69.5 FOV,我得到95.4/63.4,焦距2.8mm而不是17.2mm.显然有些不对劲.

我认为校准本身是正确的,因为图像失真似乎运作良好.

任何人都可以给我一个暗示我犯了错误的提示吗？我在下面发布我的代码.

谢谢.

码

cameraMatrix = new Mat(3, 3, 6);
for (int i = 0; i < cameraMatrix.height(); i ++)
    for (int j = 0; j < cameraMatrix.width(); j ++) {
    cameraMatrix.put(i, j, 0);
}
cameraMatrix.put(0, 0, 582.18394);
cameraMatrix.put(0, 2, 663.50655);
cameraMatrix.put(1, 1, 582.52915);
cameraMatrix.put(1, 2, 378.74541);
cameraMatrix.put(2, 2, 1.);

org.opencv.core.Size size = new org.opencv.core.Size(1280, 720);
//output parameters
double [] fovx = new double[1];
double [] fovy = new double[1];
double [] focLen = new double[1];
double [] aspectRatio = new double[1];
Point ppov = new Point(0, 0);
org.opencv.calib3d.Calib3d.calibrationMatrixValues(cameraMatrix, size,
        6.17, 4.55, fovx, fovy, focLen, ppov, aspectRatio);


System.out.println("FoVx: " + fovx[0]);
System.out.println("FoVy: " + fovy[0]);
System.out.println("Focal length: " + focLen[0]);
System.out.println("Principal point of view; x: " + ppov.x + ", y: " + ppov.y);
System.out.println("Aspect ratio: " + aspectRatio[0]);

结果

FoVx: 95.41677635378488
FoVy: 63.43170132212425
Focal length: 2.8063085232812504
Principal point of view; x: 3.198308916796875, y: 2.3934605770833333
Aspect ratio: 1.0005929569269807

GoPro规格

https://gopro.com/help/articles/Question_Answer/HERO4-Field-of-View-FOV-Information

编辑

Matlab校准结果

Focal Length:          fc = [ 582.18394   582.52915 ] ± [ 0.77471   0.78080 ]
Principal point:       cc = [ 663.50655   378.74541 ] ± [ 1.40781   1.13965 ]
Skew:             alpha_c = [ -0.00028 ] ± [ 0.00056  ]   => angle of pixel axes = 90.01599 ± 0.03208 degrees
Distortion:            kc = [ -0.25722   0.09022   -0.00060   0.00009  -0.01662 ] ± [ 0.00228   0.00276   0.00020   0.00018  0.00098 ]
Pixel error:          err = [ 0.30001   0.28188 ]

用于校准的图像之一

而没有失真的形象

Answer 1

您已经在OpenCV中输入了6.17mm和4.55mm作为传感器尺寸，这与纵横比相对应，1.36而分辨率（1270x720）为1.76（大约16x9格式）。您是否在MATLAB校准之前裁剪了图像？

此Gopro页面的像素大小似乎为1.55µm（这真是太小了！）。如果像素是平方的，并且应该在这种类型的商用相机上，则意味着您的输入不连贯。计算的传感器大小应为：

[传感器宽度，传感器高度] = [1280，720] * 1.55 * 10 ^ -3 = [1.97，1.12] mm

即使考虑最大视频分辨率为3840 x 2160，我们获得的[5.95, 3.35]mm仍然与您的输入有所不同。

请参阅本解释有关等效焦距理解为什么相机的实际焦距为不 17.2但是17.2*5.95/36〜2.8毫米。在这种情况下，例如，使用此处的公式计算FOV 。实际上，您会发现93.5°/ 61.7°的值（接近您的输出，但仍不是规范中写的值，因为广角可能会导致某些光学失真）。

我不明白的是，返回的焦距如何正确，而输入的传感器尺寸却是错误的。您能否提供更多信息和/或发送图像？

问题更新后进行编辑

在该相机上，工作分辨率为1280x720，该图像会进行降采样，但不会被裁剪，因此我上面关于传感器尺寸所说的内容不适用。正如您在第一条评论中所述，要考虑的传感器尺寸确实是所用的传感器尺寸（6.17x4.55）。

FOV受以像素和分辨率给出的校准矩阵输入（fx，fy，cx，cy）约束。您可以通过输入以下内容进行检查：

2*DEGRES(ATAN(1280/(2*582.18394))) （= 95.416776 ...°）

该FOV值小于预期值，但是从未失真图像的外观来看，您的MATLAB失真模型正确且校准正确。由于您应用了重新变形，因此由于广角而引起的镜筒失真似乎得到了很好的校正。

但是，MATLAB工具箱使用的是一个针孔模型，该模型是线性的，不能考虑固有参数，例如透镜畸变。我从页面假设：

https://fr.mathworks.com/help/vision/ug/camera-calibration.html

因此，我的最佳猜测是，除非找到更适合Gopro相机的模型（可能是广角镜模型），否则MATLAB校准将返回对应于“线性”未失真图像的固有相机矩阵，并且FOV的确较小（在桶形失真的情况下）。您将必须应用与校准相关的失真系数才能检索实际FOV值。

我们可以在校正后的图像中看到FOV的侧面部分被拒之门外。如果您完全扭曲了图像，则会发现一些未变形的像素坐标超出了[-1280/2;+1280/2]（水平，垂直等高）。然后，用opencv.core.Size(1280, 720)获得的最极端范围代替，您有望检索Gopro网站值。

总而言之，我认为如果在图像中心进行测量，则可以依靠获得的焦距值，否则失真太大，因此不适用。