mzxwww
c50be9a48d
- note that compile_commands.json must be regenerated locally - add a commit-rule table and a warning to back up calibration photos - fix the intrinsics example to read configs/camera.yaml
168 lines
5.9 KiB
Markdown
168 lines
5.9 KiB
Markdown
# 27RM
|
||
|
||
RoboMaster 视觉工程（MindVision 相机 + OpenCV）。
|
||
|
||
## 构建
|
||
|
||
```bash
|
||
xmake # 产出三个程序（见下）
|
||
xmake run 27RM # 跑主程序
|
||
```
|
||
|
||
### VSCode + clangd
|
||
|
||
`compile_commands.json` 含本机绝对路径，**不入库**，克隆后自己生成一次：
|
||
|
||
```bash
|
||
xmake project -k compile_commands .vscode
|
||
```
|
||
|
||
（`.vscode/settings.json` 里已配置 `clangd.arguments: ["--compile-commands-dir=.vscode"]`）
|
||
|
||
## 程序清单
|
||
|
||
| 程序 | 用途 |
|
||
|---|---|
|
||
| `27RM` | 自瞄主程序 |
|
||
| `capture_calib` | **相机标定图采集工具** |
|
||
| `calibrate` | **标定计算工具**（照片 → 内参/畸变 → `configs/camera.yaml`） |
|
||
|
||
## 配置
|
||
|
||
```
|
||
configs/
|
||
└── camera.yaml # 相机内参 + 畸变 + 标定元信息（由 calibrate 生成，需入库）
|
||
```
|
||
|
||
代码里这样用（`inc/camera_calib.hpp`）：
|
||
|
||
```cpp
|
||
#include "camera_calib.hpp"
|
||
|
||
CameraCalib calib;
|
||
if (!calib.load("configs/camera.yaml")) return -1; // 启动时加载一次
|
||
|
||
cv::Mat undist;
|
||
calib.undistort(frame, undist); // 每帧去畸变
|
||
|
||
// 装甲板四角点（左下、左上、右上、右下）→ 位姿
|
||
std::array<cv::Point2f, 4> corners{lb, lt, rt, rb};
|
||
if (auto pose = calib.solvePose(corners, ArmorSize::small())) {
|
||
double yaw, pitch;
|
||
CameraCalib::poseToYawPitch(pose->tvec, yaw, pitch);
|
||
// pose->distance_mm / pose->reproj_error_px 可用于过滤坏帧
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
> 程序必须在工程根目录运行（`configs/` 是相对路径），或自行传绝对路径。
|
||
|
||
## 相机标定流程
|
||
|
||
> **本工程标定板规格**：10 × 7 内角点、**方格 20.0 mm**（卡尺实测值，不是打印标称值）
|
||
> **相机**：MV-SUA131GC（1/3" CMOS，3.75μm 像元）+ MV-LD-M12-2.8MM-C 镜头，输出 1280×1024
|
||
> ⚠️ M12 镜头**调焦会改变有效焦距**，标定和使用时必须保持对焦环位置一致
|
||
|
||
### 1. 采集标定图
|
||
|
||
```bash
|
||
# 用 MindVision 相机（机器人上那台）
|
||
./build/linux/x86_64/debug/capture_calib --square 20.0
|
||
|
||
# 或改用 USB 摄像头
|
||
./build/linux/x86_64/debug/capture_calib --usb 0 --square 20.0
|
||
```
|
||
|
||
按键：
|
||
|
||
| 键 | 功能 |
|
||
|---|---|
|
||
| 空格 | 保存当前帧（默认要求检测到棋盘格） |
|
||
| `f` | 强制保存（未检测到也存） |
|
||
| `d` | 删除上一张 |
|
||
| `c` | 开关实时角点检测显示 |
|
||
| `g` | 灰度预览（排查过曝/反光） |
|
||
| `q` / ESC | 退出 |
|
||
|
||
拍摄要求：
|
||
|
||
- 标定板出现在画面**中心、四角、边缘**（2.8mm 广角镜头边缘畸变最大）
|
||
- 姿态多样：正对、倾斜、旋转、俯仰
|
||
- 清晰不糊、光照均匀、无反光、板子贴平硬板
|
||
- **20~30 张**，保存于 `calib_images/`（已加入 .gitignore，不会入库）
|
||
|
||
### 2. 计算内参
|
||
|
||
```bash
|
||
./build/linux/x86_64/debug/calibrate --dir calib_images --square 20.0 # 只算顶层
|
||
./build/linux/x86_64/debug/calibrate --dir calib_all --square 20.0 # 全部 31 张（推荐）
|
||
./build/linux/x86_64/debug/calibrate --square 20.0 --show # 逐张查看角点与重投影
|
||
```
|
||
|
||
工具会输出重投影误差 RMS、内参 K、畸变系数、每张图误差排行，并写入 `camera_calib.yml`。
|
||
|
||
| 重投影误差 | 评价 |
|
||
|---|---|
|
||
| < 0.3 px | 很好 |
|
||
| 0.3 ~ 0.5 px | 可接受 |
|
||
| > 0.5 px | 建议重拍 |
|
||
|
||
> **当前标定结果**（`calib_all/` 31 张，20mm 方格）：
|
||
> fx=657.47, fy=658.25, cx=625.64, cy=509.00，RMS **0.483 px**
|
||
> **距离验证**：卷尺 700mm vs 程序 687~697mm，误差 **< 2%** ✓
|
||
|
||
### ⚠️ 标定图必须同时具备「三种多样性」
|
||
|
||
| 维度 | 作用 | 不满足的后果 |
|
||
|---|---|---|
|
||
| **画面位置**（九宫格覆盖） | 约束**畸变系数** | 边缘畸变解不出来，RMS 偏高 |
|
||
| **倾角**（正对/上下倾/左右倾/大角度） | 约束**焦距与主点** | 参数耦合，精度下降 |
|
||
| **距离**（近/中/远，板子占画面 40%/20%/8%） | 约束**尺度** ⭐ | **fx 无法确定**：所有图同距离时，"焦距×距离"可整体缩放而图像不变，优化器会落到错误值，**且 RMS 依然很低**（最阴险的坑） |
|
||
|
||
> 实测教训：一套 19 张、覆盖 9/9 但**距离相近**的图，标出的 fx=883（实际 659，偏差 34%），距离误差直接 +32%；
|
||
> 与旧的 12 张（距离 24~65cm）合并后 fx 回到 657，误差 <2%。**距离多样性是 fx 的锚点，不可省。**
|
||
|
||
### 3. 使用内参
|
||
|
||
推荐直接用封装好的 `CameraCalib`（见上方「配置」一节），它已经处理了配置路径、去畸变缓存和位姿门限。
|
||
若要手动读：
|
||
|
||
```cpp
|
||
cv::Mat K, D;
|
||
cv::FileStorage fs("configs/camera.yaml", cv::FileStorage::READ);
|
||
fs["camera_matrix"] >> K;
|
||
fs["dist_coeffs"] >> D;
|
||
```
|
||
|
||
之后用 `cv::undistort` / `cv::solvePnP` 做去畸变与位姿解算。
|
||
|
||
### 4. 距离验证（改完参数一定要做）
|
||
|
||
```bash
|
||
~/yolo-env/bin/python ~/rm_vision/verify_distance.py 图片.jpg --square 20.0 --distance 647
|
||
```
|
||
|
||
用卷尺量出真实距离，与程序算出的距离对比：误差 < 2% 说明标定可用。
|
||
|
||
## 提交规则（.gitignore）
|
||
|
||
| 内容 | 是否入库 | 原因 |
|
||
|---|---|---|
|
||
| `src/` `inc/` `xmake.lua` `README.md` | ✅ 入库 | 源码与构建脚本 |
|
||
| `configs/camera.yaml` | ✅ **必须入库** | 相机内参，全队共用 |
|
||
| `calib_images/` `calib_all/` | ❌ 不入库 | 标定照片，20MB+ 且随时重拍 |
|
||
| `*.jpg` `*.png` `*.bmp` `*.avi` `*.mp4` | ❌ 不入库 | 图片视频一律不入库 |
|
||
| `build/` `.xmake/` `Camera/` `*.log` | ❌ 不入库 | 编译产物、SDK 运行时日志 |
|
||
| `.vscode/compile_commands.json` | ❌ 不入库 | xmake 生成，含本机绝对路径 |
|
||
|
||
确有少量配图（例如 README 插图）要提交时，用强制添加：
|
||
|
||
```bash
|
||
git add -f docs/xxx.png
|
||
```
|
||
|
||
### ⚠️ 标定图请自己留备份
|
||
|
||
照片不入库 = 只有本机一份。重装系统前记得把 `calib_images/` 拷到网盘或 U 盘，
|
||
否则将来想重新标定（换镜头、调焦后）就没有原始数据了。
|
||
标定**结果**在 `configs/camera.yaml` 里，但结果无法替代原始照片。
|