摄像机标定实验报告(浙大2013机器视觉硕班课程实验报告)

摄像机使用的实验报告摄像机使用的实验报告引言摄像机作为一种常见的影像记录设备，被广泛应用于各个领域。

本实验旨在研究摄像机的使用原理、技巧以及可能的应用场景，并通过实际操作来验证相关理论。

一、摄像机的使用原理1. 光学原理摄像机的主要原理是利用光学成像的方式将物体的光线转化为图像。

光线通过镜头进入摄像机，经过透镜的折射和聚焦，最终在感光元件上形成图像。

感光元件通常是CCD（电荷耦合器件）或CMOS（互补金属氧化物半导体）芯片。

2. 影像传感器影像传感器是摄像机的核心部件，负责将光线转化为电信号。

CCD和CMOS是两种常见的影像传感器技术，它们在原理和性能上有所不同。

CCD传感器适用于对光线的响应更为敏感的场景，而CMOS传感器则具有更低的功耗和更高的读取速度。

3. 摄像机的参数摄像机的参数对于影像质量和使用效果至关重要。

常见的参数包括分辨率、光圈、焦距、快门速度等。

分辨率决定了图像的清晰度，光圈控制了进光量和景深，焦距影响了图像的放大倍率，而快门速度则决定了图像的曝光时间。

二、摄像机的使用技巧1. 构图与角度构图是摄影艺术中的重要要素，也适用于摄像机的使用。

合理的构图可以提升图像的美感和表现力。

常见的构图技巧包括三分法、对称构图、领域构图等。

此外，选择合适的拍摄角度也能够影响图像的效果，如俯拍、仰拍、鸟瞰等。

2. 曝光与白平衡曝光是指摄像机感光元件所接收到的光线量，过曝和欠曝都会影响图像的质量。

通过调整快门速度、光圈和ISO感光度等参数，可以实现合适的曝光。

此外，白平衡调节可以校正图像的色温，保证色彩的准确还原。

3. 焦距与景深焦距决定了图像的放大倍率和视角，而景深则决定了图像前后景物的清晰度。

通过调整镜头的焦距和光圈大小，可以实现不同的景深效果。

大光圈和较长焦距可以实现背景虚化，而小光圈和较短焦距则可以实现整体清晰的效果。

三、摄像机的应用场景1. 电影与纪录片摄像机在电影和纪录片制作中起到至关重要的作用。

北京联合大学实验报告摄像机标定班级：14级软件工程学号：140803502姓名：郑永荣2015年 6 月 28 日1 实验任务（原始任务）使用个人摄像机拍摄一组标定图片，完成对拍摄设备进行标定的任务。

为了更加便捷方便，开发一个程序实现自动开启摄像机，并且自动拍摄标定图片以及完成摄像机标定，得到摄像机的内外参数，均需XML文件保存。

2 实验原理2.1 摄像机内外参数定义（或说明）摄像机内参数：主点（图像帧存的中心点）、实际焦距、镜头畸变(径向镜头畸变和切向镜头畸变)以及系统计算误差参数等。

摄像机外参数：将给出摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向，即摄像机相对于外部世界坐标的方位。

如旋转参数和平移参数。

2.2 摄像机标定原理2.2.1 摄像机光学成像过程的四个步骤：2.2.2坐标系2.2.2.1 世界坐标系--摄像机坐标系世界坐标系摄像机坐标系世界坐标系与摄像机坐标系的转换关系为：R和T分别为从世界坐标到摄像机坐标系的旋转变换系数和平移变换系数，反映的是摄像机坐标系与世界坐标系之间的位置关系，因此称为外参数。

摄像机将三维空间点P 经过摄像机中心C 投影到像平面上为点p ，其中点p 为摄像机中心O C 和三维空间点P 的连线与图像平面的交点。

其中，),,(C C C Z Y X 是点P 在摄像机坐标系中的三维坐标， ),(u u y x 是针孔摄像机模型下p 点的物理图像坐标，单位为mm 。

2.2.2.2 物理坐标系--像素坐标系令p 为归一化的理想物理坐标，相当于摄像机的焦距f 为1。

像素坐标系图像物理坐标与像素坐标之间的关系如下：其中Sx，Sy为x、y轴的畸变因子，则图像点的像素坐标m与规一化图像坐标p之间的关系以齐次坐标表示为：（其中S为畸变因子）2.2.3 摄像机内参数求解最终得到世界坐标与像素坐标之间的关系如下所示。

在后续的设计当中考虑的是线性摄像机成像，故将畸变因子S去除。

2.3 机器视觉标定板说明对摄像机进行内外参数标定需要使用到标定板，那么摄像机标定板都有哪些，各有什么特点？这需要根据实际情况去选择。

相机标定实验报告学院：机械与车辆学院学号：2120140416姓名：赵嘉珩一、实验目的使用个人相机拍摄一组标定图片，完成对拍摄设备进行标定的实验任务。

二、实验原理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。

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）。

单目相机模型中的三种坐标系关系如图1所示，相机坐标系即是以光轴中心O为原点的坐标系，其z轴满足右手法则，成像原点所代表平面即为像平面坐标系（实际应用中，均以图像左上角为坐标系原点），实际物体坐标系即为世界坐标系。

图1 单目相机模型的三坐标系统关系其中，在世界坐标系的值为，是在像平面坐标系的投影点，其相机坐标系的值为。

是相机坐标系轴与像平面夹角，一般情况下轴与像平面垂直，值为。

且相机坐标系与像平面平行，为相机的焦距。

对于从相机坐标系到像平面坐标系的变换，像平面坐标系是用像素单位来表示的，而相机坐标系则是以毫米为单位来表示，因此，要完成改变换过程就需要先得到像平面的像素单位与毫米单位之间的线性关系。

在图1中，相机光轴中心z轴方向上与像平面的交点称为投影中心，坐标为，是像素单位，而每个像素在和的物理尺寸为和，单位是像素/毫米，则像平面的像素与毫米间的线性关系如式（1）：（1）根据小孔模型下投影变换原理，像平面的物理坐标对应的相机坐标系满足式（2）：（2）其对应的矩阵形式为式（3）：（3）联立式（1）和式（3），得到式（4）即为相机坐标系与像平面坐标系变换的矩阵。

（4）其中，即为相机的6个内参数，其组成的矩阵即为内参数矩阵。

对于从相机坐标系到世界坐标系的变换，是通过旋转矩阵R和平移矩阵T完成的，如图2所示。

图2 相机坐标系与世界坐标系的变换关系其中，平移矩阵T是三维列向量，旋转矩阵R是坐标轴依次绕和轴旋转角度和所形成的三个矩阵的总乘积。

第1篇一、实验目的1. 了解摄像的基本原理和设备。

2. 掌握摄像机的操作方法和技巧。

3. 学会摄像画面构图和拍摄技巧。

4. 提高摄像实际操作能力。

二、实验器材1. 摄像机：索尼PXW-Z1002. 镜头：索尼G镜头3. 三脚架：意大利曼富图MAGNUM MT055XPRO34. 录音设备：索尼ECM-W25. 灯光设备：LED柔光箱6. 其他辅助设备：稳定器、云台等三、实验内容1. 摄像机操作（1）开机：按下摄像机电源开关，等待摄像机启动完成。

（2）设置拍摄模式：根据拍摄需求选择合适的拍摄模式，如标准模式、电影模式等。

（3）调整拍摄参数：设置拍摄参数，如ISO、快门速度、光圈等。

（4）对焦：调整对焦环，使画面清晰。

（5）拍摄：按下录制按钮，开始拍摄。

2. 镜头操作（1）安装镜头：将镜头拧到摄像机机身，确保拧紧。

（2）调整镜头焦距：根据拍摄需求调整镜头焦距，实现不同景别的拍摄。

（3）调整镜头光圈：调整镜头光圈，控制画面亮度。

3. 录音设备操作（1）安装麦克风：将麦克风安装到摄像机或录音设备上。

（2）调整录音参数：设置录音设备参数，如录音格式、采样率等。

（3）录音：按下录音按钮，开始录音。

4. 灯光设备操作（1）安装灯光设备：将灯光设备安装到拍摄现场。

（2）调整灯光亮度：根据拍摄需求调整灯光亮度。

（3）调整灯光角度：根据拍摄需求调整灯光角度。

5. 摄像画面构图（1）画面主体：突出画面主体，使其在画面中占据重要位置。

（2）画面构图：运用三分法、对称法、S型构图等构图技巧，使画面更加美观。

（3）画面色彩：根据拍摄主题调整画面色彩，如冷暖色调、明暗对比等。

6. 拍摄技巧（1）稳定拍摄：使用三脚架或稳定器，保持画面稳定。

（2）运动拍摄：运用跟拍、推拉、旋转等运动拍摄技巧，增加画面动感。

（3）慢动作拍摄：调整摄像机快门速度，实现慢动作拍摄效果。

四、实验结果与分析1. 实验结果本次实验成功掌握了摄像机的操作方法、镜头操作、录音设备操作、灯光设备操作、画面构图和拍摄技巧。

机器视觉课内实验报告（4次）学院：自动化班级：智能姓名：学号：目录实验一：一种摄像机标定算法的编程实现 (1)实验二：图像预处理算法的编程实现 (8)实验三：基于一阶微分算子的边缘检测 (14)实验四：基于二阶微分算子的边缘检测 (17)《机器视觉》课内实验报告(1)摄像机标定算法的编程实现智能科学与技术专业：班级：学号：姓名：实验时间：实验一MATLAB 编程实现基于直接线性变换的摄像机标定方法一、实验目的掌握摄像机标定方法的原理，采用直接线性变换方法，通过MATLAB 编程实现摄像机内参数和外参数的估计。

二、实验原理摄像机标定是指建立摄像机图像像素位置与场景点位置之间的关系，其途径是根据摄像机模型，由已知特征点的图像坐标求解摄像机的模型参数。

直接线性变换是将像点和物点的成像几何关系在齐次坐标下写成透视投影矩阵的形式：其中(u ，v ，1)为图像坐标系下的点的齐次坐标，(X,Y,Z)为世界坐标系下的空间点的欧氏坐标，P 为3*4的透视投影矩阵，s 为未知尺度因子。

消去s ，可以得到方程组:当已知N 个空间点和对应的图像上的点时，可以得到一个含有2*N 个方程的方程组： 三、实验步骤1 读取一幅图像并显示;2 检查内存（数组）中的图像;3 实现图像直方图均衡化;4 读取图像中像素点的坐标值;5 保存图像;6 检查新生成文件的信息;7 使用阈值操作将图像转换为二值图像; 8 根据RGB 图像创建一幅灰度图像; 9 调节图像的对比度;10 在同一个窗口内显示两幅图像;11 掌握Matlab 命令及函数，获取标定块图像的特征点坐标;12 根据DLT 摄像机标定方法原理编写Matlab 程序，估计摄像机内参数和外参数;⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡⨯1143w w w Z Y X P v u s 0034333231142322213433323114131211=----+++=----+++u p uZ p uY p uX p p Z p Y p X p u p uZ p uY p uX p p Z p Y p X p w w w w w w w w w w w w 0=AL四、程序代码及实验结果显示代码：I=imread('C:\Users\w\12.jpg');imshow(I);whosfigure,I1=rgb2gray(I);figure,imshow(I1)imhist(I1);I2=histeq(I1);figure,imshow(I2)figure,imhist(I2)a=imread('C:\Users\w\12.jpg');imwrite(I1,'DSgray.jpg');imwrite(I2,'DSgrayeq.jpg');inf=imfinfo('C:\Users\w\12.jpg');level=graythresh(I2);bw=im2bw(I2,level);figure,imshow(bw)whosI3=imadjust(I2,stretchlim(I2),[0 1]); figure,imshow(I3);a=imread('C:\Users\w\12.jpg');b=imread('DSgray.jpg');subplot(1,2,1),imshow(a);subplot(1,2,2),imshow(b);clear;xpot=[];ypot=[];imshow('C:\Users\w\12.jpg');hold on;n=input('Please input the number of pot:'); for i=1:n[x,y]=ginput(1);plot(x,y,'or');text(x+1,y+1,num2str(i));xpot=[xpot,x];ypot=[ypot,y];end[xpot;ypot][xw;yw;zw]a=[xw',yw',zw',ones([100 1]),zeros([100 4]),(-1)*xpot'.*xw',(-1)*xpot'.*yw',(-1)*xpot'.*zw',-1*xpot';zeros([1004]),xw',yw',zw',ones([100 1]),(-1)*ypot'.*xw',(-1)*ypot'.*yw',(-1)*ypot'.*zw',-1*ypot'];c=a(:,1:11);b=a(:,12);l=(-1)*(c'*c)^(-1)*c'*b;显示两幅图对比度调节均衡化直方图灰度图直方图二进制图图片信息：名称：12.jpg项目类型：JPG图像文件夹路径：C:\Users\w创建日期：2017年11月6日, 星期一 13:16修改日期：2017年11月6日, 星期一 13:16 大小：111KB分辨率：1024 x 638宽度：1024像素高度：638像素水平分辨率：72dpi垂直分辨率：72dpi位深度：24检查内存中的图像：Name Size Bytes Class AttributesI 638x1024x3 1959936 uint8 ans 2x15 240 doublei 1x1 8 doublen 1x1 8 doublex 1x1 8 doublexpot 1x15 120 doubley 1x1 8 doubleypot 1x15 120 doubleName Size Bytes Class AttributesI 638x1024x3 1959936 uint8 I1 638x1024 653312 uint8I2 638x1024 653312 uint8a 638x1024x3 1959936 uint8ans 2x15 240 doublebw 638x1024 653312 logicali 1x1 8 doubleinf 1x1 42720 structlevel 1x1 8 doublen 1x1 8 doublex 1x1 8 doublexpot 1x15 120 doubley 1x1 8 doubleypot 1x15 120 doublePlease input the number of pot:10ans =550.3592 391.7113 261.9085 521.5141 838.8099 921.7394 211.4296 117.6831 770.3028 957.7958463.7254 308.6831 146.4296 160.8521 283.4437 492.5704 460.1197 247.3873 113.9789 157.2465五、实验心得《机器视觉》课内实验报告(2)图像预处理算法的编程实现智能科学与技术专业：班级：学号：姓名：实验时间：实验二：图像预处理算法的编程实现一、实验目的掌握图像预处理的基本方法及其主要思想，编程实现直方图均衡化、直方图规定化和图像的锐化处理。

相机标定一、实验原理相机标定就是求解相机的内参数以及畸变参数的过程。

相机的标定主要有两种：传统的摄像头标定方法和摄像头自标定方法，典型的有：（1）Tsai（传统的标定方法）；（2）张正友（介于传统和自标定之间）。

1999年，微软研究院的张正友提出了基于移动平面模板的相机标定方法。

此方法是介于传统标定方法和自标定方法之间的一种方法，传统标定方法虽然精度高设备有较高的要求，其操作过程也比较繁琐，自标定方法的精度不高，张正友标定算法克服了这两者的缺点同时又兼备二者的优点，因此对办公、家庭的场合使用的桌面视觉系统(DVS)很适合。

张正友标定方法由于简单、效果好而得到广泛使用。

张正友标定法的标定步骤：1、打印一张模板并贴在一个平面上；2、从不同角度拍摄若干张模板图像；3、检测出图像中的特征点；4、求出摄像机的外参数（单应性矩阵）和内参数（最大似然估计）；5、求出畸变系数；6、优化求精。

张正友标定方法的主要思想是：1、相机内参矩阵其中，q 的坐标系是默认的OpenCV 的像素坐标系，Q 的坐标系是标定板坐标系，Z 轴为0，原点在标定板的某个内角点上（标定板上角点的坐标均为[*,*,0]的形式），在OpenCV 3.0中使用的是（[i ∗Squres_Size ，j ∗Square_Size ，0]的形式）。

其中fx 和fy 表示相机x 轴和y 轴的焦距，s 表示成像平面x 轴和y 轴的不正交性。

2、基础公式对于不同位置的棋盘格到相机的成像，可以使用下面的公式进行表示：其中，[R|t]表示棋盘格坐标系相对于相机坐标系的位姿。

把矩阵R 和M ~写开，如下式所示：进行化简得：其中[u v 1]是已知量，[X Y 1]也是已知量，A 和[r1 r2 t]是未知量。

其中H=A[r1 r2 t]又叫做单应性矩阵，可以使用下面的3中所述的方法求解。

3、单应矩阵求解这里使用的方法基于最大似然准则：假设提取的m 存在均值为0，噪声协方差矩阵为的高斯白噪声。

一、实验目的本次摄像实验旨在通过实际操作，使学生掌握摄像的基本原理和操作技巧，提高学生对摄像艺术的审美能力和实践能力。

通过本次实验，学生应能够熟练运用摄像设备，拍摄出具有创意和艺术性的作品。

二、实验内容1. 摄像基础知识- 了解摄像机的构造及功能- 学习摄像机的操作方法- 掌握镜头、光圈、快门等基本参数的调整2. 拍摄实践- 拍摄静态物体，练习构图、光线、色彩等基本技巧- 拍摄动态物体，掌握跟拍、定格等技巧- 拍摄人物，练习人物特写、全景等拍摄手法3. 后期制作- 学习使用视频剪辑软件进行简单剪辑- 学习添加音乐、字幕等元素，丰富作品内容三、实验步骤1. 前期准备- 确定拍摄主题和内容- 选择合适的摄像设备- 准备拍摄所需的道具和场景2. 拍摄过程- 根据拍摄主题和内容，调整摄像机的参数- 注意构图、光线、色彩等基本技巧- 根据需要，运用跟拍、定格等技巧3. 后期制作- 使用视频剪辑软件对拍摄素材进行剪辑- 添加音乐、字幕等元素，丰富作品内容- 保存并输出最终作品四、实验结果与分析1. 静态物体拍摄- 通过拍摄静态物体，掌握了构图、光线、色彩等基本技巧- 拍摄的物体清晰、美观，具有一定的艺术性2. 动态物体拍摄- 通过跟拍、定格等技巧，成功捕捉到了动态物体的美感- 作品具有动感，生动活泼3. 人物拍摄- 通过人物特写、全景等拍摄手法，展现了人物的形象和气质- 作品具有一定的情感表达，能够引起观众共鸣4. 后期制作- 熟练掌握了视频剪辑软件的使用，能够对作品进行简单的后期处理- 作品内容丰富，具有一定的观赏性五、实验总结通过本次摄像实验，我深刻认识到摄像艺术的重要性和实践性。

在实验过程中，我不仅掌握了摄像的基本原理和操作技巧，还提高了自己的审美能力和创造力。

以下是我对本次实验的几点总结：1. 摄像是一项需要不断实践和探索的艺术形式，只有通过大量的拍摄实践，才能不断提高自己的技艺。

2. 在拍摄过程中，要注重构图、光线、色彩等基本技巧，这些技巧对于作品的艺术表现至关重要。

一、实验目的1. 掌握摄像的基本操作和技巧。

2. 学会运用摄像设备拍摄出高质量的影像作品。

3. 提高摄像艺术修养和审美能力。

二、实验内容1. 摄像设备的认识与操作2. 摄像技巧与构图3. 实践拍摄与后期制作三、实验过程1. 摄像设备的认识与操作实验内容：认识摄像机的构造，了解摄像机的操作流程。

实验步骤：（1）观察摄像机的外观和构造，了解各个部件的功能。

（2）熟悉摄像机的操作流程，包括开机、关机、设置参数等。

（3）进行实际操作，练习开机、关机、设置参数等基本操作。

2. 摄像技巧与构图实验内容：学习摄像技巧，掌握构图方法。

实验步骤：（1）了解摄像机的拍摄模式，如自动、手动等。

（2）学习摄像机的曝光控制，包括光圈、快门速度、ISO等参数的调整。

（3）学习摄像机的焦距调整，了解不同焦距下的画面效果。

（4）学习摄像机的稳定技巧，如使用三脚架、手持稳定器等。

（5）学习摄像机的构图方法，如三分法、黄金分割等。

3. 实践拍摄与后期制作实验内容：运用所学知识，拍摄一段影像作品，并进行后期制作。

实验步骤：（1）选择拍摄主题，确定拍摄地点和时间。

（2）根据拍摄主题和场景，设置摄像机的参数。

（3）进行实际拍摄，注意构图、曝光、焦距等方面的调整。

（4）拍摄完成后，将素材导入电脑，进行剪辑、调色、添加特效等后期制作。

四、实验结果与分析1. 摄像设备的认识与操作通过实验，掌握了摄像机的开机、关机、设置参数等基本操作，熟悉了摄像机的构造和功能。

2. 摄像技巧与构图通过实验，了解了摄像机的拍摄模式、曝光控制、焦距调整等技巧，学会了运用三分法、黄金分割等构图方法。

3. 实践拍摄与后期制作通过实际拍摄和后期制作，成功完成了一部影像作品。

作品在构图、曝光、焦距等方面表现良好，展现了摄像艺术的美感。

五、实验心得与体会1. 通过本次实验，对摄像艺术有了更深入的了解，认识到摄像技巧和构图的重要性。

2. 实践拍摄过程中，锻炼了自己的动手能力和审美能力，提高了摄像艺术修养。

第1篇一、实验目的本次摄像实验旨在通过实际操作，了解摄像设备的操作原理和使用方法，掌握摄像的基本技巧，提高摄像质量，为今后从事相关工作奠定基础。

二、实验内容1. 摄像设备的选择与准备实验前，我们选择了以下摄像设备：一台单反相机、一台摄像机、一台三脚架、一台灯光设备以及相应的存储卡、电池等。

2. 摄像基础操作（1）熟悉摄像设备的操作界面和功能：通过阅读说明书和实际操作，我们熟悉了摄像设备的操作界面和功能，包括拍照、录像、设置参数等。

（2）掌握摄像设备的基本操作：我们学习了如何调整焦距、光圈、快门速度等参数，以及如何进行白平衡、曝光补偿等操作。

3. 摄像技巧（1）构图：我们学习了各种构图方法，如三分法、对称法、框架法等，以使画面更加美观。

（2）光线：了解了光线对画面效果的影响，学会了如何利用自然光和人工光进行拍摄。

（3）镜头运用：掌握了各种镜头的特点和使用方法，如广角镜头、长焦镜头等。

4. 后期制作（1）视频剪辑：学习了如何使用视频剪辑软件进行视频剪辑，包括添加转场、调整速度、添加字幕等。

（2）调色：了解了调色原理，学会了如何使用调色软件对画面进行调整，以达到更好的视觉效果。

三、实验结果与分析1. 摄像设备的操作通过本次实验，我们掌握了摄像设备的基本操作，能够熟练地进行拍照和录像，并对设备参数进行调整。

2. 摄像技巧（1）构图：我们学会了如何运用三分法、对称法等构图方法，使画面更加美观。

（2）光线：我们了解了光线对画面效果的影响，学会了如何利用自然光和人工光进行拍摄。

（3）镜头运用：我们掌握了各种镜头的特点和使用方法，提高了摄像质量。

3. 后期制作（1）视频剪辑：我们学会了使用视频剪辑软件进行视频剪辑，提高了视频制作水平。

（2）调色：我们了解了调色原理，学会了如何使用调色软件对画面进行调整，提升了画面质量。

四、实验总结1. 通过本次摄像实验，我们提高了摄像技能，为今后从事相关工作打下了基础。

2. 实验过程中，我们学会了如何运用摄像技巧，提高了摄像质量。

摄像机的使用实验报告摄像机的使用实验报告摄像机是一种广泛应用于日常生活和工作中的电子设备，它可以将视觉信息转化为电信号，并通过屏幕或其他设备显示出来。

本次实验旨在探索摄像机的使用方法和原理，并通过实际操作来了解其工作原理和功能。

实验一：摄像机的基本原理在这个实验中，我们首先需要了解摄像机的基本原理。

摄像机的核心部件是图像传感器，它能够将光线转化为电信号。

通过调节镜头的焦距和光圈，我们可以控制摄像机的视野范围和光线的进入量。

在实验中，我们使用了一台普通的数码相机作为摄像机，通过对其镜头进行调节，我们可以看到不同焦距下的图像变化。

实验二：摄像机的拍摄技巧在这个实验中，我们将学习如何使用摄像机进行拍摄。

首先，我们需要了解摄像机的稳定性对于拍摄效果的重要性。

通过使用三脚架或稳定器等辅助设备，我们可以保持摄像机的稳定，避免画面抖动。

其次，我们需要学习如何合理运用摄像机的焦距和光圈。

通过调节焦距，我们可以改变画面的远近感；通过调节光圈，我们可以控制画面的明暗度。

此外，我们还可以学习如何运用摄像机的曝光补偿和白平衡功能，以获得更加真实和清晰的图像。

实验三：摄像机的创意拍摄在这个实验中，我们将学习如何运用摄像机进行创意拍摄。

通过运用摄像机的特殊效果功能，如延时摄影、快门优先和手动模式等，我们可以拍摄出独特的影像效果。

例如，通过使用延时摄影功能，我们可以拍摄到流动的星空或长时间曝光的瀑布效果；通过使用快门优先模式，我们可以冻结快速运动的物体；通过使用手动模式，我们可以完全掌控曝光和焦距，实现更加个性化的拍摄效果。

实验四：摄像机的后期处理在这个实验中，我们将学习如何对摄像机拍摄的素材进行后期处理。

后期处理是指通过专业的视频编辑软件对拍摄的素材进行剪辑、调色和特效处理等。

通过运用视频编辑软件的各种功能，我们可以将拍摄的素材进行剪辑，删除不需要的部分，保留精彩的片段；可以调整画面的亮度、对比度和色彩，使其更加饱满和生动；还可以添加特效和转场效果，增强视觉冲击力。

南京工程学院自动化学院《机器人视觉》大作业题目：摄像机标定及单幅图像实物测量专业：机器人工程班级：机器人172学号：*********学生姓名：丛蔡庆任课教师：**成绩：目录一、设计任务 (3)二、设计原理 (3)三、方案及各功能模块设计 (6)1 流程图设计 (6)2 标定板制作 (7)3 摄像机标定 (7)4 物体测量 (9)四、结论分析和总结 (10)五、参考文献 (11)附录：源程序一、设计任务：摄像机标定要求自制标定板，使用网络摄像机或手机摄像头进行标定。

将标定的摄像机内参和外参进行保存。

设计测量方案，使用标定过的摄像机对包含垂直边缘的物品（直尺刻度线，矩形物体边缘等）进行距离或边长的测量。

标定过程和测量过程，均需要保持摄像机与测量平面之间的距离固定，物品高度不能过高，否则影响测量结果。

给出设计的中间过程和截图以及最终测量结果，并对测量结果进行误差计算和分析。

1.系统整体方案设计，包括(1)课题分析，设计测量方案，测量对象的确定；(2)系统总体结构框图（或流程图）。

2.结合Halcon（或open CV）软件，写出各功能模块的实现及相应的代码。

（1）标定板制作；（2）摄像机标定；（3）对设计方案中垂直于测量矩形框的直边进行提取，并测量直边之间的距离，从而得到平面测量对象的尺寸（4）对测量值与实际尺寸误差进行一定的分析和改进（5）多次测量，计算出测量的平均值和标准差。

二、设计原理1. 标定内容机器视觉本质就是通过图像来获取三维世界的信息，然后基于该信息进行相应的图像处理手段，从中获取我们想要的信息。

标定的过程实际是建立图像世界与三维世界位姿的关系，只有准确地建立了该关系，才能从图像准确得知三维世界的真实状态。

工业相机拍摄出来的图像存在畸变，这个问题会影响到对工件定位的准确性。

镜头成像的畸变分为径向畸变和切向畸变，相对切向畸变而言，径向畸变（如图1.1）对图像影响较大，而径向畸变分为枕形畸变（Pincushion Distortion）和桶形畸变（Barrel Distortion），相机标定就是对工业相机拍摄的图片畸变问题进行矫正，通过标定得出相机内参和外参，得到与工业机器人坐标系的关联。

摄像机操作实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作摄像机，了解其基本操作流程、拍摄技巧以及注意事项，为后续的拍摄实践打下基础。

二、实验设备实验所使用的摄像机为市面上较为流行的数字摄像机，具有较高的性能和稳定性。

此外，我们还准备了三脚架、麦克风等辅助设备。

三、实验步骤与操作流程1、设备检查：在开始实验之前，我们对摄像机进行了全面的检查，确保其电池、存储卡、镜头等关键部位均处于正常工作状态。

2、开机与基本设置：按下摄像机的开机按钮，等待启动指示灯亮起。

接着，根据摄像机上的指示进行基本设置，包括时区、日期、格式化存储卡等。

3、调整拍摄模式：将摄像机调整至适合拍摄的模式，本实验我们采用了自动模式，以便更好地了解其拍摄性能。

4、镜头调整：根据拍摄需要，我们使用镜头遥控器对镜头进行了调整，包括焦距、光圈、变焦等。

5、拍摄操作：在镜头调整完成后，我们进行了实际的拍摄操作。

在拍摄过程中，我们注意了画面的稳定性、景深以及光线等因素。

6、存储与导出：拍摄完成后，我们将拍摄的视频存储到预先准备好的存储卡中。

同时，我们还使用了配套的编辑软件对视频进行了简单的剪辑和导出。

四、实验结果与分析通过本次实验，我们深入了解了摄像机的基本操作流程和拍摄技巧。

在实际操作过程中，我们注意了画面的稳定性、景深以及光线等因素，确保拍摄出来的视频质量达到预期效果。

同时，我们还学到了如何合理地使用三脚架、麦克风等辅助设备，提高拍摄效率和质量。

五、实验总结与展望本次实验让我们对摄像机的操作有了更加深入的了解，为后续的拍摄实践打下了坚实的基础。

在未来的拍摄中，我们将更加注重画面语言的运用，提高拍摄技巧和水平。

我们也将不断探索新的拍摄手法和技巧，尝试使用不同的镜头和拍摄角度，创作出更具吸引力和艺术感的作品。

中考生物实验操作一、中考生物实验操作的重要性中考生物实验操作考试是评价学生生物学习能力和实验技能的重要手段，也是中考的重要内容之一。

通过实验操作，可以考查学生的实验设计、实验操作、观察、分析、归纳等能力，同时也可以检验学生的生物学知识和实验技能掌握情况。

相机标定一、实验原理相机标定就是求解相机的内参数以及畸变参数的过程。

相机的标定主要有两种：传统的摄像头标定方法和摄像头自标定方法，典型的有：（1）Tsai（传统的标定方法）；（2）张正友（介于传统和自标定之间）。

1999年，微软研究院的张正友提出了基于移动平面模板的相机标定方法。

此方法是介于传统标定方法和自标定方法之间的一种方法，传统标定方法虽然精度高设备有较高的要求，其操作过程也比较繁琐，自标定方法的精度不高，张正友标定算法克服了这两者的缺点同时又兼备二者的优点，因此对办公、家庭的场合使用的桌面视觉系统(DVS)很适合。

张正友标定方法由于简单、效果好而得到广泛使用。

张正友标定法的标定步骤：1、打印一张模板并贴在一个平面上；2、从不同角度拍摄若干张模板图像；3、检测出图像中的特征点；4、求出摄像机的外参数（单应性矩阵）和内参数（最大似然估计）；5、求出畸变系数；6、优化求精。

张正友标定方法的主要思想是：1、相机内参矩阵其中，q 的坐标系是默认的OpenCV 的像素坐标系，Q 的坐标系是标定板坐标系，Z 轴为0，原点在标定板的某个内角点上（标定板上角点的坐标均为[*,*,0]的形式），在OpenCV 3.0中使用的是（[i ∗Squres_Size ，j ∗Square_Size ，0]的形式）。

其中fx 和fy 表示相机x 轴和y 轴的焦距，s 表示成像平面x 轴和y 轴的不正交性。

2、基础公式对于不同位置的棋盘格到相机的成像，可以使用下面的公式进行表示：其中，[R|t]表示棋盘格坐标系相对于相机坐标系的位姿。

把矩阵R 和M ~写开，如下式所示：进行化简得：其中[u v 1]是已知量，[X Y 1]也是已知量，A 和[r1 r2 t]是未知量。

其中H=A[r1 r2 t]又叫做单应性矩阵，可以使用下面的3中所述的方法求解。

3、单应矩阵求解这里使用的方法基于最大似然准则：假设提取的m 存在均值为0，噪声协方差矩阵为的高斯白噪声。

摄像机标定实验报告一、实验任务使用工业摄像机拍摄9张标定图片，利用matlab中Camera Calibration Toolbox对摄像机进行标定。

二、实验原理针孔摄像机模型图1 摄像机针孔模型成像摄像机采集图像原理如图1。

物体上发出的光线投射到图像平面，仿佛所有的光线都经过针孔平面上的针孔点，垂直于针孔平面过针孔点的直线为光轴，从针孔到图像平面的距离就是焦距，在图中，摄像机焦距f，物体到摄像机的距离为Z，物体长S，物体在图像上的长度为s。

物体光线、光轴与物体之间组成相似三角形，得到这样的关系−s/f=S/Z。

图2 针孔模型图像平面一针孔点为中心旋转180°把图像平面以针孔点为中心旋转180°。

物体和图像在针孔平面的一边，仿佛所有光线从物体走到图像平面成像的对应点，最后汇集到一点，这个点定义为投影中心[33]。

图3-22中点O为投影中心。

在抽象的针孔模型中点P(X w,Y w,Z w)由通过投影中心O的光线投影到图像平面上，相应的图像点为p(x,y,f)。

成像芯片的中心通常不在光轴上，定义图像平面与光轴交点为主点o c坐标(c x,c y)。

f为透镜的物理焦距，定义f x为焦距长度与像素x轴方向长度的比，定义f y 为焦距长度与像素y轴方向长度的比。

可以得到x=f x(X wZ w)+c x(1)y=f y(Y wZ w)+c y(2)将坐标为(X,Y,Z)的物理点映射到投影平面上坐标为(x,y)的过程叫投影变换。

齐次坐标可以建立这种变换。

齐次坐标把维数为n投影空间的点表示成（n+1）维向量。

图像平面为二维投影空间，可用三维向量表示该平面上的点。

将摄像机参数f x、f y、c x、c y重新排列为一个3×3的矩阵，如M，该矩阵就是摄像机内部参数矩阵。

将物理世界中的点投射到摄像机上，用下式表示：p=MP，其中p=[x yw ]，M=[f x0c x0f y c y001]，P=[X wY wZ w](3)标定过程摄像机参数f x、f y、c x、c y、倾斜系数需要通过计算得到，这一过程为摄像机标定。

1 手机相机标定与校正1.1 实验目的要进行手机相机的标定与校正，首先需要建立模型。

通过拍摄到的图像信息获取到物体在真实三维世界里相对应的信息，建立物体从三维世界映射到相机成像平面这一过程中的几何模型。

由于相机透镜的制造工艺，会使成像产生多种形式的畸变，例如近大远小，在世界坐标系中的直线转化到其他坐标系不在是直线等。

在矫正过程中，利用畸变系数来矫正这种像差。

1.2 实验原理1.2.1 相机标定模型与方法定义如下的四个坐标系来建立模型： 世界坐标系（三维）：用户定义的三维世界的坐标系，描述目标物在真实世界里的位置。

单位为m 。

相机坐标系（三维）：在相机上建立的坐标系，从相机的角度描述物体位置，作为沟通世界坐标系和图像/像素坐标系的中间一环。

单位为m 。

图像坐标系（二维）：描述成像过程中物体从相机坐标系到图像坐标系的投影透射关系，方便进一步得到像素坐标系下的坐标。

单位为m 。

像素坐标系（二维）：描述物体成像后的像点在数字图像上（相片）的坐标，是我们真正从相机内读取到的信息所在的坐标系。

单位为个（像素数目）。

通过单应性变化实现像素坐标系与世界坐标系之间的映射，假定标定棋盘位于世界坐标系中0=w Z 的平面，两者间坐标映射关系如下：0012001101x w y w f u u X v s f v r r t Y ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦其中，u 、v 表示像素坐标系中的坐标，s 表示尺度因子，X.Y 表示世界坐标系中的坐标。

如下矩阵为相机的内参矩阵，其中/,/x y f f dx f f dy ==为分别在x 轴和y 轴上对焦距进行归一化所求得的值，dx 、dy 为像元尺寸。

00(,)u v 为图像中心坐标。

0000001x y f u f v ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦张氏相机标定法利用单应性矩阵来描述世界坐标系与像素坐标系之间的映射关系，将尺度因子、内参矩阵和外参矩阵的乘积定义为单应性矩阵，如下所示：001200001xy f u H s f v r r t ⎡⎤⎢⎥⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦确定角点后，可通过下述公式求得单应性矩阵H ，进一步求得内参矩阵以及外参矩阵：111213212223313233''11x h h h x y h h h y h h h ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦展开化简，化为AX=0的齐次方程组形式，多组对应点形成超定方程组，可以运用最小二乘法求解：111213313233313233111213313233212223212223313233''()y'()y'h x h y h x h x h y h x h x h y h h x h y h h x h y h h x h y h h x h y h h x h y h ++⎧=⎪++++=++⎪→⎨++=++++⎪=⎪++⎩将单应性矩阵化为[]12H sM r r t =，M 为内参矩阵。

1 手机相机标定与校正1.1 实验目的要进行手机相机的标定与校正，首先需要建立模型。

通过拍摄到的图像信息获取到物体在真实三维世界里相对应的信息，建立物体从三维世界映射到相机成像平面这一过程中的几何模型。

由于相机透镜的制造工艺，会使成像产生多种形式的畸变，例如近大远小，在世界坐标系中的直线转化到其他坐标系不在是直线等。

在矫正过程中，利用畸变系数来矫正这种像差。

1.2 实验原理1.2.1 相机标定模型与方法定义如下的四个坐标系来建立模型： 世界坐标系（三维）：用户定义的三维世界的坐标系，描述目标物在真实世界里的位置。

单位为m 。

相机坐标系（三维）：在相机上建立的坐标系，从相机的角度描述物体位置，作为沟通世界坐标系和图像/像素坐标系的中间一环。

单位为m 。

图像坐标系（二维）：描述成像过程中物体从相机坐标系到图像坐标系的投影透射关系，方便进一步得到像素坐标系下的坐标。

单位为m 。

像素坐标系（二维）：描述物体成像后的像点在数字图像上（相片）的坐标，是我们真正从相机内读取到的信息所在的坐标系。

单位为个（像素数目）。

通过单应性变化实现像素坐标系与世界坐标系之间的映射，假定标定棋盘位于世界坐标系中0=w Z 的平面，两者间坐标映射关系如下：0012001101x w y w f u u X v s f v r r t Y ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦其中，u 、v 表示像素坐标系中的坐标，s 表示尺度因子，X.Y 表示世界坐标系中的坐标。

如下矩阵为相机的内参矩阵，其中/,/x y f f dx f f dy ==为分别在x 轴和y 轴上对焦距进行归一化所求得的值，dx 、dy 为像元尺寸。

00(,)u v 为图像中心坐标。

0000001x y f u f v ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦张氏相机标定法利用单应性矩阵来描述世界坐标系与像素坐标系之间的映射关系，将尺度因子、内参矩阵和外参矩阵的乘积定义为单应性矩阵，如下所示：001200001xy f u H s f v r r t ⎡⎤⎢⎥⎡⎤=⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦确定角点后，可通过下述公式求得单应性矩阵H ，进一步求得内参矩阵以及外参矩阵：111213212223313233''11x h h h x y h h h y h h h ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦展开化简，化为AX=0的齐次方程组形式，多组对应点形成超定方程组，可以运用最小二乘法求解：111213313233313233111213313233212223212223313233''()y'()y'h x h y h x h x h y h x h x h y h h x h y h h x h y h h x h y h h x h y h h x h y h ++⎧=⎪++++=++⎪→⎨++=++++⎪=⎪++⎩将单应性矩阵化为[]12H sM r r t =，M 为内参矩阵。

摄像机实验报告1. 摄像机的基本原理摄像机是一种通过光学器件和电子器件将景物的图像转化为电信号，并通过信号处理和传输进行保存和显示的设备。

摄像机的基本原理包括光学成像、图像传感器、信号处理和输出等。

1.1 光学成像摄像机中的光学系统主要由透镜组成。

透镜通过对光线的折射和聚焦，将被拍摄的物体的图像聚焦在摄像机的图像传感器上。

光学系统的质量和性能对于摄像机的成像效果有着重要影响。

1.2 图像传感器图像传感器是摄像机中的核心部件，负责将光学成像后的信号转化为电信号。

常见的图像传感器包括CCD传感器和CMOS传感器。

图像传感器的分辨率、感光性能和噪声水平等参数直接影响着摄像机的图像质量。

1.3 信号处理图像传感器输出的电信号需要经过信号处理才能得到最终的图像。

信号处理包括模数转换、白平衡、色彩校正、增益控制和去噪等步骤。

通过信号处理，可以对图像进行调整和优化，提高图像的质量。

1.4 输出摄像机可以通过不同的接口将处理后的图像输出到显示设备或存储设备上。

常见的输出接口包括HDMI、USB和SD卡等。

2. 摄像机的工作原理摄像机的工作原理可以分为两个步骤：图像采集和信号处理。

2.1 图像采集图像采集是指摄像机通过光学系统将被拍摄物体的图像投射到图像传感器上。

光线经过透镜的折射和聚焦后，形成倒立的实像。

图像传感器将实像转化为电信号，并按照一定的格式进行采样和存储。

2.2 信号处理图像采集后的电信号需要经过信号处理才能得到最终的图像。

信号处理包括模数转换、白平衡、色彩校正、增益控制和去噪等步骤。

在模数转换过程中，将模拟信号转化为数字信号。

白平衡可以调整图像的色温，使得图像在不同光照条件下呈现真实的色彩。

色彩校正可以修正传感器对颜色的失真，并增加图像的饱和度和对比度。

增益控制可以调整图像的亮度和对比度，以适应不同环境下的拍摄需求。

去噪可降低图像中的噪声水平，提高图像的清晰度和细节。

3. 摄像机实验设计3.1 实验目的本次实验旨在通过摄像机实现对物体的拍摄和图像显示，并对摄像机的基本原理进行理解和掌握。