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OpenCV相机标定与3D重建(48)对三台相机进行极线校正（rectification）函数rectify3Collinear()的使用

article 2025/1/9 19:36:18

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

计算3头相机的极线校正变换，其中所有相机头都在同一条直线上。
cv::rectify3Collinear 是 OpenCV 库中的一个函数，用于对三台相机进行极线校正（rectification），假设这三台相机是共线排列的。该函数通常用于多视图几何和立体视觉应用中，以确保来自不同相机的图像可以在同一平面上匹配，从而简化了特征点的对应查找。

函数原型


float cv::rectify3Collinear	
(
	InputArray 	cameraMatrix1,
	InputArray 	distCoeffs1,
	InputArray 	cameraMatrix2,
	InputArray 	distCoeffs2,
	InputArray 	cameraMatrix3,
	InputArray 	distCoeffs3,
	InputArrayOfArrays 	imgpt1,
	InputArrayOfArrays 	imgpt3,
	Size 	imageSize,
	InputArray 	R12,
	InputArray 	T12,
	InputArray 	R13,
	InputArray 	T13,
	OutputArray 	R1,
	OutputArray 	R2,
	OutputArray 	R3,
	OutputArray 	P1,
	OutputArray 	P2,
	OutputArray 	P3,
	OutputArray 	Q,
	double 	alpha,
	Size 	newImgSize,
	Rect * 	roi1,
	Rect * 	roi2,
	int 	flags 
)

参数

参数cameraMatrix1, distCoeffs1, cameraMatrix2, distCoeffs2, cameraMatrix3, distCoeffs3：分别是三台相机的内参矩阵和畸变系数。
参数imgpt1, imgpt3：分别是第一台和第三台相机中的匹配点集。
参数imageSize：输入图像的尺寸。
参数R12, T12, R13, T13：分别是第一到第二台相机和第一到第三台相机之间的相对旋转和平移。
参数R1, R2, R3：输出的三台相机的校正旋转矩阵。
参数P1, P2, P3：输出的三台相机的投影矩阵。
参数Q：输出的4x4 disparity-to-depth映射矩阵，用于从视差图生成深度图。
参数alpha：自由缩放参数，用于控制重投影误差和有效像素数之间的权衡。
参数newImgSize：校正后的图像尺寸。
参数roi1, roi2：输出的感兴趣区域（ROI），分别对应于第一台和第二台相机的有效像素区域。
参数flags：极线校正标志，定义了如何执行校正（例如是否使用零扭曲）。

代码示例

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

using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
    // 假设我们已经有了三台相机的内参矩阵、畸变系数、相对姿态等信息
    Mat cameraMatrix1 = (Mat_<double>(3, 3) << /* ... */);
    Mat distCoeffs1 = (Mat_<double>(5, 1) << /* ... */);
    Mat cameraMatrix2 = (Mat_<double>(3, 3) << /* ... */);
    Mat distCoeffs2 = (Mat_<double>(5, 1) << /* ... */);
    Mat cameraMatrix3 = (Mat_<double>(3, 3) << /* ... */);
    Mat distCoeffs3 = (Mat_<double>(5, 1) << /* ... */);

    vector<Point2f> imgpt1[] = {/* ... */}; // 匹配点集
    vector<Point2f> imgpt3[] = {/* ... */}; // 匹配点集

    Size imageSize(640, 480); // 图像尺寸
    Mat R12 = (Mat_<double>(3, 3) << /* ... */); // 相对旋转
    Mat T12 = (Mat_<double>(3, 1) << /* ... */); // 相对平移
    Mat R13 = (Mat_<double>(3, 3) << /* ... */); // 相对旋转
    Mat T13 = (Mat_<double>(3, 1) << /* ... */); // 相对平移

    Mat R1, R2, R3; // 输出的校正旋转矩阵
    Mat P1, P2, P3; // 输出的投影矩阵
    Mat Q;          // 输出的 disparity-to-depth 映射矩阵
    double alpha = -1; // 自由缩放参数
    Size newImgSize = imageSize; // 校正后的图像尺寸
    Rect roi1, roi2; // 输出的感兴趣区域

    float reprojErr = rectify3Collinear(cameraMatrix1, distCoeffs1, cameraMatrix2, distCoeffs2,
                                        cameraMatrix3, distCoeffs3, imgpt1, imgpt3,
                                        imageSize, R12, T12, R13, T13,
                                        R1, R2, R3, P1, P2, P3, Q, alpha, newImgSize, &roi1, &roi2,
                                        CALIB_ZERO_DISPARITY);

    cout << "Reprojection error: " << reprojErr << endl;

    return 0;
}