一、为什么要相机标定？

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。

1.进行摄像机标定的目的：求出相机的内、外参数，以及畸变参数。
2.标定相机后通常是想做两件事：一个是由于每个镜头的畸变程度各不相同，通过相机标定可以校正这种镜头畸变矫正畸变，生成矫正后的图像；另一个是根据获得的图像重构三维场景。

摄像机标定过程，简单的可以简单的描述为通过标定板，如下图，可以得到n个对应的世界坐标三维点和对应的图像坐标二维点，这些三维点到二维点的转换都可以通过上面提到的相机内参K，相机外参R和t，以及畸变参数D，经过一系列的矩阵变换得到。

二、什么叫相机标定？

在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定（或摄像机标定）

三、为什么相机标定很重要？

无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。因此，做好相机标定是做好后续工作的前提，提高标定精度是科研工作的重点所在。

四、相机标定方法有哪些？

相机标定方法有：传统相机标定法、主动视觉相机标定方法、相机自标定法。

传统相机标定法需要使用尺寸已知的标定物，通过建立标定物上坐标已知的点与其图像点之间的对应，利用一定的算法获得相机模型的内外参数。根据标定物的不同可分为三维标定物和平面型标定物。三维标定物可由单幅图像进行标定，标定精度较高，但高精密三维标定物的加工和维护较困难。平面型标定物比三维标定物制作简单，精度易保证，但标定时必须采用两幅或两幅以上的图像。传统相机标定法在标定过程中始终需要标定物，且标定物的制作精度会影响标定结果。同时有些场合不适合放置标定物也限制了传统相机标定法的应用。

基于主动视觉的相机标定法是指已知相机的某些运动信息对相机进行标定。该方法不需要标定物，但需要控制相机做某些特殊运动，利用这种运动的特殊性可以计算出相机内部参数。基于主动视觉的相机标定法的优点是算法简单，往往能够获得线性解，故鲁棒性较高，缺点是系统的成本高、实验设备昂贵、实验条件要求高，而且不适合于运动参数未知或无法控制的场合。

目前出现的自标定算法中主要是利用相机运动的约束。相机的运动约束条件太强，因此使得其在实际中并不实用。利用场景约束主要是利用场景中的一些平行或者正交的信息。其中空间平行线在相机图像平面上的交点被称为消失点，它是射影几何中一个非常重要的特征，所以很多学者研究了基于消失点的相机自标定方法。自标定方法灵活性强，可对相机进行在线定标。但由于它是基于绝对二次曲线或曲面的方法，其算法鲁棒性差。

五、光学焦距、镜头焦距与成像它们三者之间有怎样错综复杂的关系呢？

光线在传输时如果遇到一面凸透镜，会在镜后汇聚到某一个焦点，如果光线是平行传输来的，则汇聚的点称为焦点，从凸透镜中心点到焦点之间的距离称为焦距。但是应该注意，此处的焦距是从镜片光学意义上来说的，并不是我们通常所要调整的镜头焦距。

通常情况下，相机拍摄时景物的成像位置会位于光学焦距的1倍与2倍之间，这个成像位置也是数码单反相机感光元件所在的位置，数码单反相机上都有标注，即焦平面位置。如果最终成像位置偏离了焦平面（感光元件CCD/CMOS的位置），则拍摄的照片就是虚的；反之则是清晰的。调整相机使被摄体成清晰的像的过程，就是对焦过程。

透镜、焦点与焦距的关系

成像位置位于透镜1倍焦距之外、2倍焦距之内，并且成像位置即是感光元件CCD/CMOS所在的位置，这时成像非常清晰。

如果成像位置偏离了感光元件 CCD/CMOS所在的平面，这时成像变得非常虚，比较模糊，即出现摄影时的对焦不准现象。

六、常用术语

内参矩阵: Intrinsic Matrix
焦距: Focal Length
主点: Principal Point
径向畸变: Radial Distortion
切向畸变: Tangential Distortion
旋转矩阵: Rotation Matrices
平移向量: Translation Vectors
平均重投影误差: Mean Reprojection Error
重投影误差: Reprojection Errors
重投影点: Reprojected Points