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OpenCV相机标定与3D重建(63)校正图像的畸变函数undistort()的使用

article 2025/1/21 18:30:58

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

转换图像以补偿镜头畸变。

该函数通过变换图像来补偿径向和切向镜头畸变。

此函数仅仅是 initUndistortRectifyMap（使用单位矩阵 R）和 remap（使用双线性插值）的组合。有关执行的具体变换详情，请参阅前者函数。

对于在源图像中没有对应像素的目的图像中的像素，将用零（黑色）填充。

可以通过 newCameraMatrix 来调节源图像中哪些特定子集将在校正后的图像中可见。你可以使用 getOptimalNewCameraMatrix 来根据你的需求计算适当的 newCameraMatrix。

相机矩阵和畸变参数可以使用 calibrateCamera 确定。如果图像的分辨率与标定阶段使用的分辨率不同，则需要相应地缩放 fx, fy, cx 和 cy，而畸变系数保持不变。

cv::undistort 是 OpenCV 库中的一个函数，用于校正图像的畸变。它根据提供的相机内参矩阵 (cameraMatrix) 和畸变系数 (distCoeffs) 来移除图像中的径向和切向畸变。如果提供了新的相机矩阵 (newCameraMatrix)，则还可以对图像进行重新映射以适应不同的视角或裁剪区域。

函数原型

void cv::undistort	
(
	InputArray 	src,
	OutputArray 	dst,
	InputArray 	cameraMatrix,
	InputArray 	distCoeffs,
	InputArray 	newCameraMatrix = noArray() 
)

参数

src：输入（畸变）图像。
dst：输出（校正）图像，该图像具有与 src 相同的尺寸和类型。
cameraMatrix：输入相机矩阵 $\begin{bmatrix} f_x & 0 & c_x \\ 0 & f_y & c_y \\ 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}$
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 NULL 或空，则假定畸变系数为零。
newCameraMatrix：畸变图像的相机矩阵。默认情况下，它与 cameraMatrix 相同，但你可以通过使用不同的矩阵来额外缩放和平移结果。

代码示例

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

using namespace cv;
using namespace std;

int main()
{
    // 读取输入图像
    Mat src = imread( "/media/dingxin/data/study/OpenCV/sources/images/distorted_image.jpg" );
    if ( src.empty() )
    {
        cout << "Could not open or find the image!" << endl;
        return -1;
    }

    // 假设我们已经得到了相机的内参矩阵 cameraMatrix 和畸变系数 distCoeffs
    // 这些值通常是通过相机标定获得的。
    // 下面的例子中，我们将使用一些假设的值。
    Mat cameraMatrix = ( Mat_< double >( 3, 3 ) << 520.9, 0, 328.1, 0, 521.0, 247.6, 0, 0, 1 );
    Mat distCoeffs   = ( Mat_< double >( 5, 1 ) << 0.2624, -0.9531, -0.0054, 0.0026, 1.1633 );

    // 定义输出图像
    Mat dst;

    // 畸变校正
    undistort( src, dst, cameraMatrix, distCoeffs );

    // 或者使用新的相机矩阵进行畸变校正，以优化结果
    // 首先计算最佳的新相机矩阵
    Mat newCameraMatrix;
    Rect validPixROI;
    newCameraMatrix = getOptimalNewCameraMatrix( cameraMatrix, distCoeffs, src.size(), 1, src.size(), &validPixROI );

    // 使用新相机矩阵进行畸变校正
    undistort( src, dst, cameraMatrix, distCoeffs, newCameraMatrix );

    // 显示原图和校正后的图像
    imshow( "Distorted Image", src );
    imshow( "Undistorted Image", dst );
    waitKey( 0 );  // 等待按键关闭窗口

    // 保存校正后的图像
    imwrite( "undistorted_image.png", dst );

    return 0;
}