get_calib_data — Abfragen der Kalibrierdaten, -einstellungen und -ergebnisse eines
Kalibrierdatenmodells.
get_calib_data( : : CalibDataID, ItemType, ItemIdx, DataName : DataValue)
Mit dem Operator get_calib_data können Kalibrierdaten aus
dem Kalibrierdatenmodell CalibDataID abgefragt werden.
Es ist zu beachten, dass im Folgenden alle 3D-Pose-Ergebnisse relativ zur
Referenzkamera des Modells zurückgegeben werden. Die Referenzkamera
wird mit dem Operator set_calib_data eingestellt und mit dem Operator
get_calib_data abgefragt. Standardmäßig wird die erste Kamera
(Kameraindex 0) als Referenzkamera benutzt.
Das Kalibrierdatenmodell beinhaltet verschiedene Arten von Daten. Wie die einzelnen Daten abgefragt werden, wird für verschiedene Kategorien von Daten beschrieben:
Modelldaten (ItemType 'model')
Kameradaten (ItemType 'camera')
Kalibrierkörperdaten (ItemType 'calib_obj')
Daten zu den Kalibrierkörperposen (ItemType 'calib_obj_pose')
Daten zur Hand-Auge-Kalibrierung (verschiedene Werte für ItemType)
Bevor die einzelnen abzufragenden Daten im Detail beschrieben werden, erfolgt
eine Übersicht über die Daten, die nach den jeweiligen Schritten der
Kalibrierprozesse im Modell verfügbar sind. Werden Kameras oder
Hand-Auge-Systeme kalibriert, werden verschiedene Operatoren aufgerufen, die
Schritt für Schritt das Kalibrierdatenmodell mit Inhalt füllen. Im Folgenden
wird pro Prozess für jeden Operator tabellarisch aufgelistet, welche Daten
dem Modell hinzugefügt werden und wie die Werte für ItemType,
ItemIdx und DataName kombiniert werden müssen, um die
Information mit get_calib_data wieder abzurufen. Für die
verschiedenen Indices in den Tabellen werden folgende Abkürzungen
bzw. mögliche Variablennamen benutzt:
Kameraindex: CameraIdx
Kalibrierkörperindex: CalibObjIdx
Kalibrierkörperposeindex: CalibObjPoseIdx
Detailliertere Beschreibungen zu den abzufragenden Daten finden sich dann in den Abschnitten zu den jeweiligen Datenkategorien.
Ausführliche Informationen über den Kalibriervorgang von Kameraaufbauten befinden sich im Kapitel Kalibrierung.
Für jeden Operator, der das Kalibrierdatenmodell erweitert, wird im Folgenden eine Tabelle angegeben, um einen Überblick über die entsprechenden Daten zu geben:
Für Standard-HALCON-Kalibrierplatten werden dem Modell noch weitere
Kalibrierplatten-spezifische Informationen zugefügt, die nicht über
get_calib_data abgerufen werden können, aber direkt aus der
jeweiligen Kalibrierkörperbeschreibungsdatei entnommen werden können (für
Details zu den Kalibrierkörperbeschreibungsdateien siehe die Beschreibung
von create_caltab für eine Kalibrierplatte mit hexagonal
angeordneten Kalibriermarken und gen_caltab für eine Kalibrierplatte
mit rechtwinklig angeordneten Kalibriermarken).
find_calib_object (für Standard-HALCON-Kalibrierplatten):
| Zum Modell zugefügte Daten | abrufbar mit |
| Beobachtete Bildkoordinaten der Kalibriermarken | get_calib_data_observ_points |
| Beobachtete Konturen der Kalibriermarken | get_calib_data_observ_contours |
| Beobachtete Posen der Kalibrierplatte relativ zum Kamerakoordinatensystem | get_calib_data_observ_pose oder get_calib_data_observ_points
|
set_calib_data_observ_points (für andere Kalibrierkörper als die Standard-HALCON-Kalibrierplatten):
| Zum Modell zugefügte Daten | abrufbar mit |
| Beobachtete Bildkoordinaten der Kalibriermarken | get_calib_data_observ_points
|
| Zum Modell zugefügte Daten | ItemType |
ItemIdx |
DataName |
| Referenzkamera | 'model' | 'general' | 'reference_camera' |
| Interne und externe Kameraparameter, die (zusätzlich) kalibriert werden sollen | 'camera' | 'general' oder CameraIdx |
'calib_settings' |
| Interne und externe Kameraparameter, die nicht kalibriert werden sollen | 'camera' | 'general' oder CameraIdx |
'excluded_settings' |
| Für Stereosysteme, die Zeilenkameras mit telezentrischen Objektiven verwenden: Besitzen die beiden Kameras einen gemeinsamen Bewegungsvektor? | 'model' | 'general' | 'common_motion_vector' |
| Kalibrierkörperpose-Parameter, die (zusätzlich) optimiert werden sollen | 'calib_obj_pose' | 'general' oder [CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx] |
'calib_settings' |
| Kalibrierkörperpose-Parameter, die nicht optimiert werden sollen | 'calib_obj_pose' | 'general' oder [CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx] |
'excluded_settings' |
| Zum Modell zugefügte Daten | ItemType |
ItemIdx |
DataName |
| Kameraaufbaumodell (benötigt für eine Mehrbild-Stereorekonstruktion) | 'model' | 'general' | 'camera_setup_model' |
| Optimierte interne Kameraparameter | 'camera' | CameraIdx |
'params' |
| Standardabweichung der optimierten internen Kameraparameter | 'camera' | CameraIdx |
'params_deviations' |
| Kovarianzmatrizen der optimierten internen Kameraparameter | 'camera' | CameraIdx |
'params_covariances' |
| Liste mit den Namen der internen Kameraparameter | 'camera' | CameraIdx |
'params_labels' |
| Initiale externe Kameraparameter (Kameraposen) | 'camera' | CameraIdx |
'init_pose' |
| Optimierte externe Kameraparameter (Kameraposen) | 'camera' | CameraIdx |
'pose' |
| Liste mit den Namen der externen Kameraparameter (Kameraposen) | 'camera' | CameraIdx |
'pose_labels' |
| Initiale Kalibrierkörperposen | 'calib_obj_pose' | [CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx] |
'init_pose' |
| Optimierte Kalibrierkörperposen | 'calib_obj_pose' | [CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx] |
'pose' |
| Liste mit den Namen der Kalibrierkörperpose-Parameter | 'calib_obj_pose' | [CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx] |
'pose_labels' |
Für jeden Operator, der das Kalibrierdatenmodell während der Hand-Auge-Kalibrierung erweitert, wird im Folgenden eine Tabelle angegeben, um einen Überblick über die entsprechenden Daten zu geben:
Siehe Abschnitt 'Inhalt des Kalibrierdatenmodells während der Kamerakalibrierung'.
set_calib_data_observ_pose (Beobachtungen, erhalten durch 3D-Sensoren):
| Zum Modell zugefügte Daten | abrufbar mit |
| Beobachtete Kalibrierkörperposen | get_calib_data_observ_pose
|
set_calib_data_cam_param,
set_calib_data_calib_object und
find_calib_object oder set_calib_data_observ_points
(Beobachtungen, erhalten durch Kameras):
Siehe Abschnitt 'Inhalt des Kalibrierdatenmodells während der Kamerakalibrierung'.
Szenario „bewegte Kamera“:
| Zum Modell zugefügte Daten | ItemType |
ItemIdx |
DataName |
| Pose des Robotertools im Kamerakoordinatensystem | 'camera' | 0 | 'tool_in_cam_pose' |
| Pose des Kalibrierkörpers im Roboterbasiskoordinatensystem | 'calib_obj' | 0 | 'obj_in_base_pose' |
| Standardabweichung der Pose des Robotertools im Kamerakoordinatensystem | 'camera' | 0 | 'tool_in_cam_pose_deviations' |
| Kovarianzmatrizen der Pose des Robotertools im Kamerakoordinatensystem | 'camera' | 0 | 'tool_in_cam_pose_covariances' |
| Standardabweichung der Pose des Kalibrierkörpers im Roboterbasiskoordinatensystem | 'calib_obj' | 0 | 'obj_in_base_pose_deviations' |
| Kovarianzmatrizen der Pose des Kalibrierkörpers im Roboterbasiskoordinatensystem | 'calib_obj' | 0 | 'obj_in_base_pose_covariances' |
Szenario „stationäre Kamera“:
| Zum Modell zugefügte Daten | ItemType |
ItemIdx |
DataName |
| Pose der Roboterbasis im Kamerakoordinatensystem | 'camera' | 0 | 'base_in_cam_pose' |
| Pose des Kalibrierkörpers im Robotertoolkoordinatensystem | 'calib_obj' | 0 | 'obj_in_tool_pose' |
| Standardabweichung der Pose der Roboterbasis im Kamerakoordinatensystem | 'camera' | 0 | 'base_in_cam_pose_deviations' |
| Kovarianzmatrizen der Pose der Roboterbasis im Kamerakoordinatensystem | 'camera' | 0 | 'base_in_cam_pose_covariances' |
| Standardabweichung der Pose des Kalibrierkörpers im Robotertoolkoordinatensystem | 'calib_obj' | 0 | 'obj_in_tool_pose_deviations' |
| Kovarianzmatrizen der Pose des Kalibrierkörpers im Robotertoolkoordinatensystem | 'calib_obj' | 0 | 'obj_in_tool_covariances' |
Beide Hand-Auge Szenarios:
| Zum Modell zugefügte Daten | ItemType |
ItemIdx |
DataName |
| Kalibrierte Posen des Kalibrierkörpers im Kamerakoordinatensystem (nicht verfügbar für SCARA-Roboter) | 'calib_obj_pose' | [0, CalibObjPoseIdx] | 'pose' |
| Wurzel des mittleren quadratischen Rückprojektionsfehlers (RMSE) nach der Optimierung des Kamerasystems | 'model' | 'general' | 'camera_calib_error' |
| Lagefehler über die komplette Transformationskette | 'model' | 'general' | 'hand_eye_calib_error' |
| Kameraaufbaumodell (benötigt für eine Mehrbild-Stereorekonstruktion) | 'model' | 'general' | 'camera_setup_model' |
Die folgenden Abschnitte beschreiben die Parameter für die spezifischen Datenkategorien im Detail.
ItemType='model':ItemIdx muss auf den Wert
'general' gesetzt werden.
Die folgenden Modelldaten werden im Parameter
DataValue je nach der Auswahl im Parameter
DataName zurückgegeben:
Generischer Typ des Kalibrierdatenmodells. Derzeit werden die fünf Typen 'calibration_object', 'hand_eye_moving_cam', 'hand_eye_stationary_cam', 'hand_eye_scara_moving_cam' und 'hand_eye_scara_stationary_cam' unterstützt.
Referenzkamera für das Kalibrierdatenmodell. Alle 3D-Posen, sowohl für die Kameras, als auch für die Kalibrierkörper, werden relativ zu diesem Kamerakoordinatensystem ausgegeben.
Anzahl von Kameras im Kalibrierdatenmodell (siehe
create_calib_data).
Anzahl von Kalibriermarken im Kalibrierdatenmodell (siehe
create_calib_data).
Für Stereosysteme, die Zeilenkameras mit telezentrischen Objektiven verwenden: ein String mit einem Booleschen Wert (d.h. 'true' oder 'false'), der festlegt, ob die Zeilenkameras einen gemeinsamen Bewegungsvektor besitzen.
Generiert ein neues Kameraaufbaumodell und kapselt eine Kopie der kalibrierten Kameraparameter und -posen darin.
Die Wurzel des mittleren quadratischen Rückprojektionsfehlers
(RMSE) der Optimierung des Kamerasystems. Üblicherweise fragt
man diesen Fehlerwert nach einer Hand-Auge-Kalibrierung
(calibrate_hand_eye) ab, da bei einer
Hand-Auge-Kalibrierung intern eine Kamerakalibrierung
durchgeführt wird und der Fehler dieser Kamerakalibrierung nicht
zurückgegeben wird. Der zurückgegebene Fehlerwert ist identisch
mit dem von calibrate_cameras zurückgegebenen Wert.
Nach einer erfolgreichen Hand-Auge-Kalibrierung wird der
Lagefehler über die komplette Transformationskette
zurückgegeben. Genau genommen wird ein Tupel mit vier Elementen
zurückgegeben, welches zuerst den mittleren, quadratischen
Fehler der Translation, dann den mittleren, quadratischen Fehler
der Rotation, an dritter Stelle den maximalen Fehler der
Translation und schließlich an vierter Stelle den maximalen
Fehler der Rotation angibt. Die zurückgegebenen Fehlerwerte sind
identisch mit den von calibrate_hand_eye zurückgegebenen
Werten.
Optimierungsmethode, die für die Hand-Auge-Kalibrierung gesetzt wurde
(siehe set_calib_data).
Die Parameter 'reference_camera',
'common_motion_vector' und 'optimization_method'
können mit set_calib_data gesetzt werden. Die anderen
Parameter werden während der Modellgenerierung gesetzt oder sind
Ergebnisse des Kalibrierungsprozesses und können nicht modifiziert
werden.
ItemType='camera':ItemIdx legt fest, ob generische Kameradaten oder Daten einzelner
Kameras abgefragt werden. Mit ItemIdx='general' wird der
Standardwert eines Parameter für alle Kameras zurückgegeben. Wenn im
Gegensatz dazu ein gültiger Kameraindex, d.h. eine Zahl zwischen 0 und
NumCameras-1 (NumCameras wurde bei der Erstellung des
Modells mit create_calib_data gesetzt), eingegeben wird, wird nur der
Parameterwert für die ausgewählte Kamera zurückgegeben.
Beim Auswählen eines der folgenden Parameter in DataName
kann abgefragt werden, welche Kameraparameter für die Optimierung
im Zuge der Kalibrierung mit calibrate_cameras markiert,
bzw. optimiert worden sind.
Zu optimierende Kameraparameter.
Von der Optimierung ausgeschlossene Kameraparameter.
Diese Einstellungen können mit einem entsprechenden Aufruf von
set_calib_data geändert werden.
Die folgenden Parameter können nur für einzelne Kameras abgefragt
werden, d.h. ein gültiger Kameraindex muss in ItemIdx
übergeben werden:
Der Kameratyp, der mit set_calib_data_cam_param gesetzt wurde.
Initiale interne Kameraparameter (siehe
set_calib_data_cam_param).
Optimierte interne Kameraparameter.
Standardabweichungen der optimierten Kameraparameter, berechnet am Ende der Kamerakalibrierung. Wenn das Tupel, das für 'params' zurückgegeben wird, Elemente enthält, enthält das Tupel, das für 'params_deviations' zurückgegeben wird, Elemente, da der Kameratyp im ersten Element des Kameraparametertupels gespeichert wird, während dies bei'params_deviations' nicht der Fall ist.
Kovarianzmatrix der optimierten Kameraparameter, berechnet am Schluss der Kamerakalibrierung. Wenn das Tupel, das für 'params' zurückgegeben wird, Elemente enthält, enthält das Tupel, das für 'params_covariances' zurückgegeben wird, Elemente, da der Kameratyp im ersten Element des Kameraparametertupels gespeichert wird, während dies bei 'params_covariances' nicht der Fall ist.
Kameratyp-spezifische Liste mit den Namen einzelner Kameraparameter, die von 'params' zurückgegeben wird. Diese Liste enthält den Wert 'camera_type' als erstes Element. Wenn das erste Element der Liste entfernt wird, bezieht sich die Liste von Namen auf 'params_deviations' und die Zeilen und Spalten von 'params_covariances'.
Initiale externe Kameraparameter, berechnet am Anfang der Kamerakalibrierung (siehe auch Kalibrierung). Die zurückgegebene 3D-Pose ist relativ zur Referenzkamera.
Optimierte Kamerapose, relativ zur Referenzkamera. Bei Kalibrierung einer einzelnen telezentrischen Kamera wird die Translation in z-Richtung auf den Wert 0.0 gesetzt. Bei mehr als einer telezentrischen Kamera, werden die Kameraposen so lange entlang ihrer z-Achse verschoben, bis sie alle auf einer Kugel mit Zentrum in der ersten beobachteten Kalibrierplatte liegen. Der Radius der Kugel entspricht dabei dem größten Abstand einer Kamera zur ersten beobachteten Kalibrierplatte. Sollte dieser berechnete Abstand kleiner als 1 m sein, so wird der Radius auf 1 m gesetzt.
Liste mit den Namen einzelner Poseparameter.
Die kalibrierten Kameraparameter ('params' und
'pose') können nur nach einem erfolgreichen Durchlauf von
calibrate_cameras abgerufen werden. Die initialen Kameraparameter
'init_params' können nach einem erfolgreichen Durchlauf von
set_calib_data_cam_param abgerufen werden.
ItemType='calib_obj':ItemIdx muss auf den Index des Kalibrierkörpers, für den die
Daten abgerufen werden, gesetzt werden, d.h., auf eine Zahl zwischen 0 und
NumCalibObjects-1 (NumCalibObjects wurde bei der Erstellung
des Modells mit create_calib_data gesetzt).
Die folgenden Kalibrierkörperdaten werden im Parameter
DataValue je nach der Auswahl im Parameter
DataName zurückgegeben:
Anzahl der Kalibrierkörpermarken.
Koordinaten der Kalibrierkörpermarken.
Diese Parameter werden mit dem Operator
set_calib_data_calib_object gesetzt.
ItemType='calib_obj_pose':ItemIdx legt fest, ob generische Einstellungen aller
Kalibrierkörperposen oder Einstellungen einzelner Kalibrierkörperposen
abgefragt werden. Mit ItemIdx='general' wird der
Standardwert eines Parameters für alle Posen des Kalibrierkörpers
zurückgegeben. Wenn im Gegensatz dazu ein gültiger Kalibrierkörperposeindex,
d.h. ein Tupel mit gültigem Indexpaar [CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx],
eingegeben wird, wird nur der Parameterwert für die
ausgewählte Kalibrierkörperpose zurückgegeben.
Beim Auswählen eines der folgenden Parameter in DataName
kann abgefragt werden, welche Kalibrierkörperposeparameter für
die Optimierung markiert, bzw. optimiert worden sind.
Zu optimierende Poseparameter.
Von der Optimierung ausgeschlossene Poseparameter.
Diese Einstellungen können mit einem entsprechenden Aufruf von
set_calib_data geändert werden.
Die folgenden Parameter können nur für einzelne Posen eines
Kalibrierkörpers abgefragt werden, d.h. ein gültiges Poseindexpaar
[CalibObjIdx, CalibObjPoseIdx] muss in ItemIdx
eingegeben werden:
Initiale 3D-Pose des Kalibrierkörpers. Diese Pose wird anhand der Posen in den Beobachtungsdaten von diesem Körper am Anfang der Kalibrierung berechnet (siehe Kalibrierung). Die zurückgegebene 3D-Pose ist relativ zur Referenzkamera.
Optimierte 3D-Pose des Kalibrierkörpers relativ zur Referenzkamera.
Liste mit den Namen einzelner Poseparameter.
Diese Parameter können nicht geändert werden und sind erst nach der
Kalibrierung mit calibrate_cameras abfragbar.
Nach einer erfolgreichen Hand-Auge-Kalibrierung mittels
calibrate_hand_eye, können je nach Modelltyp die folgenden
Posen abgerufen werden:
Ist ItemType='camera' und
DataName='tool_in_cam_pose' gesetzt, so wird
die Pose des Robotertools in Kamerakoordinaten in
DataValue zurückgegeben. Ist
ItemType='calib_obj' und
DataName='obj_in_base_pose' gesetzt, so wird
die Pose des Kalibrierkörpers in Roboterbasiskoordinaten in
DataValue zurückgegeben.
Es ist zu beachten, dass die Z-Translation von
'obj_in_base_pose' im Rahmen der Kalibrierung von
SCARA-Robotern nicht eindeutig bestimmt werden kann. Um diese
Mehrdeutigkeit aufzulösen, wird die Z-Translation von
'obj_in_base_pose' intern auf 0.0 gesetzt und
'tool_in_cam_pose' entsprechend berechnet. Es ist
notwendig, die tatsächliche Translation in Z nach der
Kalibrierung zu bestimmen (siehe calibrate_hand_eye).
Die Standardabweichungen und Kovarianzmatrizen der 6 Poseparameter beider
Posen können mit 'tool_in_cam_pose_deviations',
'tool_in_cam_pose_covariances'
(ItemType='camera'),
'obj_in_base_pose_deviations' und
'obj_in_base_pose_covariances'
(ItemType='calib_obj') abgefragt werden. Wie die
Poseparameter selbst werden auch diese in den Einheiten [m] und [°]
angegeben.
Ist
ItemType='camera' und
DataName='base_in_cam_pose' gesetzt, so wird die Pose
der Roboterbasis in Kamerakoordinaten in DataValue
zurückgegeben. Ist ItemType='calib_obj' und
DataName='obj_in_tool_pose' gesetzt, so wird die Pose
des Kalibrierkörpers in Toolkoordinaten in DataValue
zurückgegeben.
Es ist zu beachten, dass die Z-Translation von
'obj_in_tool_pose' im Rahmen der Kalibrierung von
SCARA-Robotern nicht eindeutig bestimmt werden kann. Um diese
Mehrdeutigkeit aufzulösen, wird die Z-Translation von
'obj_in_tool_pose' intern auf 0.0 gesetzt und
'base_in_cam_pose' entsprechend berechnet. Es ist
notwendig, die tatsächliche Translation in Z nach der
Kalibrierung zu bestimmen (siehe calibrate_hand_eye).
Die Standardabweichungen und Kovarianzmatrizen der 6 Poseparameter beider
Posen können mit 'base_in_cam_pose_deviations',
'base_in_cam_pose_covariances'
(ItemType='camera'),
'obj_in_tool_pose_deviations' und
'obj_in_tool_pose_covariances'
(ItemType='calib_obj') abgefragt werden. Wie die
Poseparameter selbst werden auch diese in den Einheiten [m] und [°]
angegeben.
Setzt man ItemType='tool' und
DataName='tool_in_base_pose', so wird die Pose des
Robotertools mit Index ItemIdx in Roboterbasiskoordinaten
zurückgegeben. Diese Posen wurden vorher mit set_calib_data
gesetzt und dienten als Eingabedaten der Hand-Auge-Kalibrierung.
CalibDataID (input_control) calib_data → (handle)
Handle des Kalibrierdatenmodells.
ItemType (input_control) string → (string)
Typ des abgefragten Elements.
Defaultwert: 'camera'
Werteliste: 'calib_obj', 'calib_obj_pose', 'camera', 'model', 'tool'
ItemIdx (input_control) integer(-array) → (integer / string)
Index des abgefragten Elements (je nach
Auswahl in ItemType).
Defaultwert: 0
Wertevorschläge: 0, 1, 2, 'general'
DataName (input_control) attribute.name(-array) → (string)
Name der abgefragten Daten.
Defaultwert: 'params'
Werteliste: 'base_in_cam_pose', 'base_in_cam_pose_covariances', 'base_in_cam_pose_deviations', 'calib_settings', 'camera_calib_error', 'camera_setup_model', 'common_motion_vector', 'excluded_settings', 'hand_eye_calib_error', 'init_params', 'init_pose', 'num_calib_objs', 'num_cameras', 'num_marks', 'obj_in_base_pose', 'obj_in_base_pose_covariances', 'obj_in_base_pose_deviations', 'obj_in_tool_pose', 'obj_in_tool_pose_covariances', 'obj_in_tool_pose_deviations', 'optimization_method', 'params', 'params_covariances', 'params_deviations', 'params_labels', 'pose', 'pose_labels', 'reference_camera', 'tool_in_base_pose', 'tool_in_cam_pose', 'tool_in_cam_pose_covariances', 'tool_in_cam_pose_deviations', 'type', 'x', 'y', 'z'
DataValue (output_control) attribute.value(-array) → (real / integer / string)
Werte der abgefragten Daten.
* Get the camera type of camera 0. get_calib_data (CalibDataID, 'camera', 0, 'type', CameraType) * Get the optimized (calibrated) pose of pose 1 of the * calibration object 2. get_calib_data (CalibDataID, 'calib_obj_pose', [2,1], 'pose', CalobjPose)
calibrate_cameras,
calibrate_hand_eye,
create_calib_data,
read_calib_data
Calibration