在機器視覺系統中，我們經常面臨一個核心問題：如何將相機拍攝到的「像素座標」，準確轉換為真實世界的「物理座標」？這個過程被稱為相機標定（Camera Calibration），而標定板正是完成這項不可或缺的關鍵工具。
本文將帶您深入了解標定板的技術細節，幫助您在專案中做出最正確的選擇。
一、為什麼標定板如此重要？
相機在成像過程中會產生誤差（如形變或鏡頭變形），且相機安裝的位置、焦距等參數都會影響測量精度。標定板的作用在於提供一個高精度的幾何參考，讓演算法能夠準確計算並修正這些誤差。
- 內參數（Intrinsic Parameters）：
描述相機內部的光學特性，如焦距 f、光學中心 (u₀, v₀)，以及鏡頭變形係數（Radial & Tangential Distortion）。 - 外參數（Extrinsic Parameters）：
描述相機在世界座標系中的位置與姿態（旋轉矩陣 R 與平移向量 t）。
如果沒有精確的標定，系統將無法消除鏡頭變形帶來的誤差（如魚眼效應），也無法進行高精度的量測與定位。
二、常見的標定板圖樣（Patterns）
根據演算法需求不同，標定板的圖案設計也有所差異：
A. 棋盤格（Checkerboard）
- 特點： 最經典、應用最廣泛。
- 優勢： 角點檢測演算法成熟，具有極高的邊緣對比度。
- 缺點： 若標定板被遮擋，標定往往會失敗。
B. 圓點陣列（Circle Grid）
- 特點： 分為對稱與非對稱圓點。
- 優勢： 透過計算圓心（Centroid），在低解析度或輕微模糊情況下，仍可提供穩定的次像素（Sub-pixel）定位精度。
C. ChArUco（Charuco）
- 特點： 結合棋盤格與 ArUco 標記碼。
- 優勢： 即使標定板僅部分出現在視野中，演算法仍可辨識出點位資訊，非常適合角度變化大或遮擋環境。
D. 專業演算法標定板（如 Halcon 標定板）
- 特點： 由特定排列的圓點與邊界標記組成。
- 優勢： 專為特定視覺軟體最佳化，能自動識別方向與特徵。
三、材質的選擇：精度與環境的權衡
標定板的材質會直接影響其穩定性與光學表現。
技術建議：如果您使用的是正向光源，建議選擇陶瓷材質以避免反光；背光源則必須選擇玻璃材質。
四、如何選擇合適的標定板尺寸？
一個重要原則是：
標定板的有效覆蓋應佔相機視野（FOV）的 1/3 至 2/3。
- 標定板太小：像素誤差會被放大。
- 標定板太大：難以在多角度下完整取樣。
五、標定作業的最佳實務
- 覆蓋視野： 標定板應出現在影像的各個角落與中心。
- 多角度拍攝： 應適度傾斜標定板，以幫助演算法計算焦距。
- 光源穩定： 確保標定板表面照明均勻，避免過曝或過暗。
- 固定參數： 標定過程中不可更動相機焦距或光圈設定。
六、深度應用：從標定到系統規格
在實際標定過程中，常見的技術參數（如附件所示）會直接影響系統最終的量測精度，這些數據即為標定品質的具體體現。
結語
機器視覺的精度始於標定。一個高品質的標定板雖然在硬體清單中看似不起眼，卻是決定系統最終量測準確度的基礎設施。
如果您有標定板的選型需求，或對標定技術有任何疑問，歡迎與我們的技術專家團隊聯繫洽詢。
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