find_marks_and_poseT_find_marks_and_poseFindMarksAndPosefind_marks_and_poseFindMarksAndPoseFindMarksAndPose (Operator)

Name

find_marks_and_poseT_find_marks_and_poseFindMarksAndPosefind_marks_and_poseFindMarksAndPoseFindMarksAndPose — Extrahieren der rechteckig angeordneten 2D-Kalibriermarken aus dem Bild und Bestimmen der Startwerte für die externen Kameraparameter.

Signatur

find_marks_and_pose(Image, CalPlateRegion : : CalPlateDescr, StartCamParam, StartThresh, DeltaThresh, MinThresh, Alpha, MinContLength, MaxDiamMarks : RCoord, CCoord, StartPose)

Beschreibung

find_marks_and_posefind_marks_and_poseFindMarksAndPosefind_marks_and_poseFindMarksAndPoseFindMarksAndPose dient zur Berechnung der Eingabedaten für eine nachfolgende Kalibrierung mit einer Kalibrierplatte mit rechteckiger Markenanordnung (vgl. calibrate_camerascalibrate_camerasCalibrateCamerascalibrate_camerasCalibrateCamerasCalibrateCameras oder camera_calibrationcamera_calibrationCameraCalibrationcamera_calibrationCameraCalibrationCameraCalibration): Zum einen werden die 2D-Mittelpunkte [RCoordRCoordRCoordRCoordRCoordRCoord,CCoordCCoordCCoordCCoordCCoordCCoord] der Kalibrierkörpermarken innerhalb der Region CalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegioncalPlateRegion im Bild ImageImageImageImageImageimage extrahiert und geordnet. Außerdem wird eine grobe Schätzung für die externen Kameraparameter (StartPoseStartPoseStartPoseStartPoseStartPosestartPose) berechnet, d.h. für die 3D-Lage (= Position und Orientierung, Pose) des Kalibrierkörpers im Kamerakoordinatensystem (siehe create_posecreate_poseCreatePosecreate_poseCreatePoseCreatePose für Information zu 3D-Lagen).

Innerhalb der Region CalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegioncalPlateRegion, die beispielsweise von dem Operator find_caltabfind_caltabFindCaltabfind_caltabFindCaltabFindCaltab detektiert wurde, im Eingabebild ImageImageImageImageImageimage wird ein Kantenoperator angewendet, vgl. Operator edges_imageedges_imageEdgesImageedges_imageEdgesImageEdgesImage, Modus 'lanser2'. Der Filterparameter für diese Kantendetektion ist über Parameter AlphaAlphaAlphaAlphaAlphaalpha einstellbar. Um eine stärkere Glättung zu erreichen, muss ein kleinerer Wert für AlphaAlphaAlphaAlphaAlphaalpha verwendet werden. Im Kantenbild werden geschlossene Konturen gesucht, deren Anzahl gerade derjenigen aus der Kalibrierkörperbeschreibungsdatei CalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrcalPlateDescr entspricht und die ein ellipsenförmiges Aussehen besitzen. Konturen, die kürzer als MinContLengthMinContLengthMinContLengthMinContLengthMinContLengthminContLength sind, werden dabei verworfen, ebenso Konturen, die eine Bildregion mit einem Durchmesser größer als MaxDiamMarksMaxDiamMarksMaxDiamMarksMaxDiamMarksMaxDiamMarksmaxDiamMarks umschließen (also z.B. die Umrandung des Kalibrierkörpers selbst). Zur Kontursuche im Kantenbild wird ein Schwellwertoperator angewandt, der die hellen Bereiche im Amplitudenbild des Kantenoperators segmentiert. Zunächst wird der Schwellwert auf den Wert StartThreshStartThreshStartThreshStartThreshStartThreshstartThresh gesetzt. Schlägt die Suche nach den Konturen bzw. die nachfolgende Schätzung der Kameralage fehl, wird der Schwellwert sukzessive um DeltaThreshDeltaThreshDeltaThreshDeltaThreshDeltaThreshdeltaThresh bis minimal auf den Wert MinThreshMinThreshMinThreshMinThreshMinThreshminThresh erniedrigt.

Jede der gefundenen Konturen wird subpixelgenau verfeinert (vgl. edges_sub_pixedges_sub_pixEdgesSubPixedges_sub_pixEdgesSubPixEdgesSubPix) und anschließend vermöge eines Ausgleichsverfahrens durch eine Ellipse approximiert. Die Mittelpunkte dieser Ellipsen stellen eine gute Näherung der gesuchten 2D-Bildkoordinaten [RCoordRCoordRCoordRCoordRCoordRCoord,CCoordCCoordCCoordCCoordCCoordCCoord] der Kalibrierkörpermarkenmittelpunkte dar. Die Reihenfolge der einzelnen Werte innerhalb dieser beiden Tupel erfolgt zeilenweise von links oben nach rechts unten im Bild und muss unbedingt mit der Reihenfolge der 3D-Koordinaten der Marken in der Kalibrierkörperbeschreibungsdatei CalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrcalPlateDescr übereinstimmen, da so die Korrespondenzen zwischen den extrahierten Bild- und den bekannten Modellmarken (gegeben durch caltab_pointscaltab_pointsCaltabPointscaltab_pointsCaltabPointsCaltabPoints) festgelegt werden! Wenn in einer Ecke der Platte eine dreieckige Marke durch die Beschreibungsdatei CalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrcalPlateDescr definiert ist (siehe gen_caltabgen_caltabGenCaltabgen_caltabGenCaltabGenCaltab), wird zusätzlich die Orientierung der Platte ermittelt. Die Bild-Modell-Zuordnung der Punkte beginnt dann mit der Eckmarke des Modells im negativen Quadranten (links oben) und wird zeilenweise von links oben nach rechts unten fortgesetzt.

Aus den Ellipsenparametern der einzelnen Marken wird abschließend noch eine grobe Schätzung für die externen Kameraparameter berechnet. Dazu werden die aufgestellten Korrespondenzen zwischen den extrahierten Bild- und den bekannten Modellmarken verwendet, die sich durch die Reihenfolge der Markenpunkte in [RCoordRCoordRCoordRCoordRCoordRCoord,CCoordCCoordCCoordCCoordCCoordCCoord] bzw. in der Datei CalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrcalPlateDescr ergeben. Die Schätzung StartPoseStartPoseStartPoseStartPoseStartPosestartPose beschreibt die Lage (Pose) des Kalibrierkörpers im Kamerakoordinatensystem, wie sie als Startwert für die Kamerakalibrierung durch den Operator camera_calibrationcamera_calibrationCameraCalibrationcamera_calibrationCameraCalibrationCameraCalibration benötigt wird.

Parallelisierung

Multithreading-Typ: reentrant (läuft parallel zu nicht-exklusiven Operatoren).
Multithreading-Bereich: global (kann von jedem Thread aufgerufen werden).
Wird ohne Parallelisierung verarbeitet.

Parameter

ImageImageImageImageImageimage (input_object) singlechannelimage → object (byte / uint2)

Eingabebild.

CalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegionCalPlateRegioncalPlateRegion (input_object) region → object

Kalibrierkörperregion.

CalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrCalPlateDescrcalPlateDescr (input_control) filename.read → (string)

Dateiname der Kalibrierkörperbeschreibung.

Defaultwert: 'caltab_100.descr' "caltab_100.descr" "caltab_100.descr" "caltab_100.descr" "caltab_100.descr" "caltab_100.descr"

Werteliste: 'caltab_100mm.descr'"caltab_100mm.descr""caltab_100mm.descr""caltab_100mm.descr""caltab_100mm.descr""caltab_100mm.descr", 'caltab_10mm.descr'"caltab_10mm.descr""caltab_10mm.descr""caltab_10mm.descr""caltab_10mm.descr""caltab_10mm.descr", 'caltab_200mm.descr'"caltab_200mm.descr""caltab_200mm.descr""caltab_200mm.descr""caltab_200mm.descr""caltab_200mm.descr", 'caltab_2500um.descr'"caltab_2500um.descr""caltab_2500um.descr""caltab_2500um.descr""caltab_2500um.descr""caltab_2500um.descr", 'caltab_30mm.descr'"caltab_30mm.descr""caltab_30mm.descr""caltab_30mm.descr""caltab_30mm.descr""caltab_30mm.descr", 'caltab_650um.descr'"caltab_650um.descr""caltab_650um.descr""caltab_650um.descr""caltab_650um.descr""caltab_650um.descr", 'caltab_6mm.descr'"caltab_6mm.descr""caltab_6mm.descr""caltab_6mm.descr""caltab_6mm.descr""caltab_6mm.descr", 'caltab_800mm.descr'"caltab_800mm.descr""caltab_800mm.descr""caltab_800mm.descr""caltab_800mm.descr""caltab_800mm.descr", 'caltab_big.descr'"caltab_big.descr""caltab_big.descr""caltab_big.descr""caltab_big.descr""caltab_big.descr", 'caltab_small.descr'"caltab_small.descr""caltab_small.descr""caltab_small.descr""caltab_small.descr""caltab_small.descr"

Dateiendung: .descr

StartCamParamStartCamParamStartCamParamStartCamParamStartCamParamstartCamParam (input_control) campar → (real / integer / string)

Startwerte für die internen Kameraparameter.

StartThreshStartThreshStartThreshStartThreshStartThreshstartThresh (input_control) number → (integer)

Startschwellwert zur Konturdetektion.

Defaultwert: 128

Wertevorschläge: 80, 96, 112, 128, 144, 160

Restriktion: StartThresh > 0

DeltaThreshDeltaThreshDeltaThreshDeltaThreshDeltaThreshdeltaThresh (input_control) number → (integer)

Schleifenwert zur Verkleinerung von StartThreshStartThreshStartThreshStartThreshStartThreshstartThresh.

Defaultwert: 10

Wertevorschläge: 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22

Restriktion: DeltaThresh > 0

MinThreshMinThreshMinThreshMinThreshMinThreshminThresh (input_control) number → (integer)

Minimaler Schwellwert zur Konturdetektion.

Defaultwert: 18

Wertevorschläge: 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22

Restriktion: MinThresh > 0

AlphaAlphaAlphaAlphaAlphaalpha (input_control) real → (real)

Filterparameter zur Konturdetektion, vgl. edges_imageedges_imageEdgesImageedges_imageEdgesImageEdgesImage.

Defaultwert: 0.9

Wertevorschläge: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1

Typischer Wertebereich: 0.2 ≤ Alpha Alpha Alpha Alpha Alpha alpha ≤ 2.0

Restriktion: Alpha > 0.0

MinContLengthMinContLengthMinContLengthMinContLengthMinContLengthminContLength (input_control) real → (real)

Minimale Länge der Markenkonturen.

Defaultwert: 15.0

Wertevorschläge: 10.0, 15.0, 20.0, 30.0, 40.0, 100.0

Restriktion: MinContLength > 0.0

MaxDiamMarksMaxDiamMarksMaxDiamMarksMaxDiamMarksMaxDiamMarksmaxDiamMarks (input_control) real → (real)

Maximal erwarteter Markendurchmesser.

Defaultwert: 100.0

Wertevorschläge: 50.0, 100.0, 150.0, 200.0, 300.0

Restriktion: MaxDiamMarks > 0.0

RCoordRCoordRCoordRCoordRCoordRCoord (output_control) real-array → (real)

Tupel aller detektierten Zeilen-Koordinaten (in Pixel).

CCoordCCoordCCoordCCoordCCoordCCoord (output_control) real-array → (real)

Tupel aller detektierten Spalten-Koordinaten (in Pixel).

StartPoseStartPoseStartPoseStartPoseStartPosestartPose (output_control) pose → (real / integer)

Schätzung für die externen Kameraparameter.

Parameteranzahl: 7

Beispiel (HDevelop)

* Read calibration image.
read_image(Image, 'calib/calib_distorted_01')
* Find calibration pattern.
find_caltab(Image,CalPlate, 'caltab_100mm.descr', 3, 112, 5)
* Find calibration marks and start pose.
find_marks_and_pose(Image, CalPlate, 'caltab_100mm.descr' , \
                    ['area_scan_division', 0.008, 0.0, \
                     0.000011, 0.000011, 384, 288, 640, 512], \
                    128, 10, 18, 0.9, 15.0, 100.0, RCoord, CCoord, StartPose)

Beispiel (HDevelop)

* Read calibration image.
read_image(Image, 'calib/calib_distorted_01')
* Find calibration pattern.
find_caltab(Image,CalPlate, 'caltab_100mm.descr', 3, 112, 5)
* Find calibration marks and start pose.
find_marks_and_pose(Image, CalPlate, 'caltab_100mm.descr' , \
                    ['area_scan_division', 0.008, 0.0, \
                     0.000011, 0.000011, 384, 288, 640, 512], \
                    128, 10, 18, 0.9, 15.0, 100.0, RCoord, CCoord, StartPose)

Beispiel (HDevelop)

* Read calibration image.
read_image(Image, 'calib/calib_distorted_01')
* Find calibration pattern.
find_caltab(Image,CalPlate, 'caltab_100mm.descr', 3, 112, 5)
* Find calibration marks and start pose.
find_marks_and_pose(Image, CalPlate, 'caltab_100mm.descr' , \
                    ['area_scan_division', 0.008, 0.0, \
                     0.000011, 0.000011, 384, 288, 640, 512], \
                    128, 10, 18, 0.9, 15.0, 100.0, RCoord, CCoord, StartPose)

Beispiel (C++ (HALCON 5.0-10.0))

HTuple StartCamPar, RCoord, CCoord, StartPose;
// Read calibration image.
HImage Image("calib/calib_distorted_01");
// Find calibration pattern.
HRegion CalPlate = Image.FindCaltab("caltab_100mm.descr", 3, 112, 5);
// Read internal camera parameters from file.
read_cam_par("campar.dat", &StartCamPar);
// Find calibration marks and start pose.
RCoord = Image.FindMarksAndPose(CalPlate, "caltab_100mm.descr", StartCamPar,
                                128, 10, 18, 0.9, 15.0, 100.0,
                                &RCoord, &CCoord, &StartPose);

Beispiel (HDevelop)

* Read calibration image.
read_image(Image, 'calib/calib_distorted_01')
* Find calibration pattern.
find_caltab(Image,CalPlate, 'caltab_100mm.descr', 3, 112, 5)
* Find calibration marks and start pose.
find_marks_and_pose(Image, CalPlate, 'caltab_100mm.descr' , \
                    ['area_scan_division', 0.008, 0.0, \
                     0.000011, 0.000011, 384, 288, 640, 512], \
                    128, 10, 18, 0.9, 15.0, 100.0, RCoord, CCoord, StartPose)

Beispiel (HDevelop)

* Read calibration image.
read_image(Image, 'calib/calib_distorted_01')
* Find calibration pattern.
find_caltab(Image,CalPlate, 'caltab_100mm.descr', 3, 112, 5)
* Find calibration marks and start pose.
find_marks_and_pose(Image, CalPlate, 'caltab_100mm.descr' , \
                    ['area_scan_division', 0.008, 0.0, \
                     0.000011, 0.000011, 384, 288, 640, 512], \
                    128, 10, 18, 0.9, 15.0, 100.0, RCoord, CCoord, StartPose)

Ergebnis

Sind die Parameterwerte korrekt und konnte eine Schätzung für die externen Kameraparameter bestimmt werden, dann liefert find_marks_and_posefind_marks_and_poseFindMarksAndPosefind_marks_and_poseFindMarksAndPoseFindMarksAndPose den Wert 2 (H_MSG_TRUE). Gegebenenfalls wird eine Fehlerbehandlung durchgeführt.

find_caltabfind_caltabFindCaltabfind_caltabFindCaltabFindCaltab, camera_calibrationcamera_calibrationCameraCalibrationcamera_calibrationCameraCalibrationCameraCalibration, disp_caltabdisp_caltabDispCaltabdisp_caltabDispCaltabDispCaltab, sim_caltabsim_caltabSimCaltabsim_caltabSimCaltabSimCaltab, read_cam_parread_cam_parReadCamParread_cam_parReadCamParReadCamPar, read_poseread_poseReadPoseread_poseReadPoseReadPose, create_posecreate_poseCreatePosecreate_poseCreatePoseCreatePose, pose_to_hom_mat3dpose_to_hom_mat3dPoseToHomMat3dpose_to_hom_mat3dPoseToHomMat3dPoseToHomMat3d, caltab_pointscaltab_pointsCaltabPointscaltab_pointsCaltabPointsCaltabPoints, gen_caltabgen_caltabGenCaltabgen_caltabGenCaltabGenCaltab, edges_sub_pixedges_sub_pixEdgesSubPixedges_sub_pixEdgesSubPixEdgesSubPix, edges_imageedges_imageEdgesImageedges_imageEdgesImageEdgesImage

Modul

Foundation

Operatoren

find_marks_and_poseT_find_marks_and_poseFindMarksAndPosefind_marks_and_poseFindMarksAndPoseFindMarksAndPose (Operator)

Name

Signatur

Beschreibung

Parallelisierung

Parameter

Beispiel (HDevelop)

Beispiel (HDevelop)

Beispiel (HDevelop)

Beispiel (C++ (HALCON 5.0-10.0))

Beispiel (HDevelop)

Beispiel (HDevelop)

Ergebnis

Vorgänger

Nachfolger

Siehe auch

Modul