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OpenCV相机标定与3D重建(39)计算校正畸变后的新相机内参矩阵函数getOptimalNewCameraMatrix()的使用

article 2025/1/4 7:47:02

操作系统：ubuntu22.04
OpenCV版本：OpenCV4.9
IDE:Visual Studio Code
编程语言：C++11

算法描述

根据自由缩放参数返回新的相机内参矩阵。

cv::getOptimalNewCameraMatrix 是 OpenCV 库中的一个函数，用于计算校正畸变后的新相机内参矩阵。该函数不仅考虑了原始的相机内参和畸变系数，还允许用户通过参数 alpha 控制图像的有效区域大小，并可以选择是否将主点设置为图像中心。

该函数根据自由缩放参数计算并返回最优的新相机内参矩阵。通过改变这个参数，您可以仅获取合理的像素（alpha=0），保留所有原始图像像素（如果角落中有有价值的信息，则 alpha=1），或者得到两者之间的某种折衷。当 alpha>0 时，去畸变后的结果可能会包含一些对应于捕获的畸变图像之外的“虚拟”像素的黑边。原始的相机内参矩阵、畸变系数、计算出的新相机内参矩阵和 newImageSize 应传递给 initUndistortRectifyMap 以生成用于 remap 的映射。

函数原型


Mat cv::getOptimalNewCameraMatrix	
(
	InputArray 	cameraMatrix,
	InputArray 	distCoeffs,
	Size 	imageSize,
	double 	alpha,
	Size 	newImgSize = Size(),
	Rect * 	validPixROI = 0,
	bool 	centerPrincipalPoint = false 
)

参数

参数cameraMatrix：输入的相机内参矩阵。
参数distCoeffs：输入的畸变系数向量，包含4、5、8、12或14个元素，具体为 (k1, k2, p1, p2 [,k3 [,k4, k5, k6 [,s1, s2, s3, s4 [,τx, τy]]]])。如果该向量为空，则假定畸变系数为零。
参数imageSize：原始图像尺寸。
参数alpha：自由缩放参数，范围在0到1之间。当值为0时，表示去畸变后的图像中所有像素都是有效的；当值为1时，表示保留所有原始图像的像素在去畸变后的图像中。详细信息请参见 stereoRectify 函数。
参数newImgSize：校正后的图像尺寸，默认情况下设置为与 imageSize 相同。
参数validPixROI：可选输出矩形，用于勾勒出去畸变后图像中所有有效像素的区域。详见 stereoRectify 中对 roi1, roi2 的描述。
参数centerPrincipalPoint：可选标志，指示在新的相机内参矩阵中主点是否应位于图像中心。默认情况下，主点被选择以最佳匹配由 alpha 确定的源图像子集到校正后的图像。

返回值

Mat: 返回一个新的相机内参矩阵，用于后续的图像校正操作。

使用场景

此函数通常用于相机校正过程中，特别是在需要考虑畸变修正和图像缩放的情况下。通过调整 alpha 参数，用户可以在保持最大图像内容和去除畸变效果之间找到平衡。此外，validPixROI 参数可以帮助用户确定校正后的图像中哪些部分是有效的，这对于后续处理非常有用。

代码示例


#include <iostream>
#include <opencv2/opencv.hpp>

using namespace cv;
using namespace std;

int main( int argc, char** argv )
{
    // 假设我们有一个已知的相机内参矩阵和畸变系数
    Mat cameraMatrix = ( Mat_< double >( 3, 3 ) << 7.084139736588365e+02, 0., 3.204250562647506e+02, 0., 7.074203328293730e+02, 2.403567949581026e+02, 0., 0., 1. );
    Mat distCoeffs   = ( Mat_< double >( 5, 1 ) << -0.354293598218628, 0.140998754697895, 0., 0., 0. );

    // 获取最优的新相机内参矩阵
    Size imageSize( 640, 480 );
    double alpha = 1.0;  // 保留所有原始图像像素
    Rect validPixROI;
    Mat newCameraMatrix = getOptimalNewCameraMatrix( cameraMatrix, distCoeffs, imageSize, alpha, Size(), &validPixROI, false );

    // 打印结果
    cout << "Original Camera Matrix:\n" << cameraMatrix << endl;
    cout << "New Camera Matrix:\n" << newCameraMatrix << endl;
    cout << "Valid Pixel ROI:\n" << validPixROI << endl;

    return 0;
}

运行结果

Original Camera Matrix:
[708.4139736588365, 0, 320.4250562647506;
 0, 707.420332829373, 240.3567949581026;
 0, 0, 1]
New Camera Matrix:
[621.6445970207091, 0, 320.5951912875612;
 0, 620.6724433749677, 240.4455924518297;
 0, 0, 1]
Valid Pixel ROI:
[607 x 439 from (16, 20)]