3、传感器标定-摄像头：摄像头内参标定、摄像头外参标定、标定板设计与使用

好，我们进入摄像头标定这个环节。说实话，摄像头是ADAS系统里最核心的传感器之一，但也是最容易出问题的。我见过太多项目，算法模型跑得挺好，一上车就拉胯，十有八九是标定没做好。

摄像头标定，说白了就是两件事：搞清楚镜头本身的特性，以及搞清楚镜头装在车上相对于地面的位置。前者叫内参标定，后者叫外参标定。嗯，咱们一个一个来拆。

3.1 摄像头内参标定

内参标定，就是给摄像头做“体检”。你要知道它的焦距、主点位置，还有镜头畸变参数。为什么重要？你想想看，如果内参不准，你看到的像素坐标和实际物理坐标之间就是错位的。车道线检测、障碍物测距，全都会偏。

我个人习惯用张正友标定法，也就是棋盘格标定。这个方法稳定、成熟，量产项目里90%都在用。核心思路就是：拍不同角度、不同距离的棋盘格图片，然后通过角点检测和单应性矩阵求解，算出内参矩阵和畸变系数。

内参矩阵长这样：

K = [fx  0  cx
     0  fy  cy
     0   0   1]

其中fx、fy是焦距（单位像素），cx、cy是主点坐标。畸变系数一般包括径向畸变k1、k2、k3和切向畸变p1、p2。

我在项目中遇到过一个问题：有些同事为了省事，只拍了十几张图片就跑去标定。结果内参算出来，重投影误差倒是挺小，但实际用起来就是不对。为什么？因为图片覆盖的角度不够，尤其是边缘区域拍得太少，畸变参数根本拟合不准。

另外，标定时的光照也很关键。太暗了角点检测不到，太亮了反光严重。我一般建议在均匀光照下进行，避免直射阳光或强光斑。

3.2 摄像头外参标定

内参搞定了，接下来就是外参。外参标定，说白了就是确定摄像头在车上的安装位置和朝向。具体来说，就是旋转矩阵R和平移向量t。

外参标定通常有两种方式：

• 基于标定场的方法： 在固定的标定场地里，放置已知位置的特征点，然后通过PnP算法求解外参。精度高，但需要专用场地。
• 基于自然特征的方法： 利用车道线、地面纹理等自然特征进行在线标定。适合售后或OTA场景，但精度略低。

量产下线时，我建议用第一种。为什么？因为下线标定是最后一次保证精度的机会，出了厂门再想调就难了。

外参标定的核心公式其实很简单：

P_cam = R * P_world + t

其中P_world是世界坐标系下的点，P_cam是摄像头坐标系下的点。我们要做的就是解出R和t。

这里有个细节要注意：外参的参考系。不同车厂定义不同，有的以车辆后轴中心为原点，有的以GPS天线位置为原点。我建议在标定前先和系统工程师确认好，否则后面联调时会很痛苦。

3.3 标定板设计与使用

标定板，是标定工作的“尺子”。尺子不准，量什么都白搭。所以标定板的设计和使用，我建议认真对待。

常见的标定板类型有：

类型	特点	适用场景
棋盘格	角点检测稳定，制作简单	内参标定、外参标定
圆点阵列	圆心检测精度高，抗畸变好	高精度内参标定
AprilTag/ArUco	自带ID，可识别不同标定板	多摄像头联合标定

我个人最常用的是棋盘格，因为它简单、可靠。但要注意几个关键参数：

• 格子尺寸： 一般建议30-50mm。太小了远距离看不清，太大了近距离拍不全。
• 格子数量： 内参标定建议9x7或11x8（内角点）。太少了解算不稳定，太多了没必要。
• 制作精度： 这是最容易忽略的。标定板的格子尺寸误差要控制在0.1mm以内。我曾经见过有人用普通打印机打出来贴在纸板上，结果标定出来的焦距偏差了3%。

使用标定板时，还有几个操作要点：

• 标定板要尽量垂直于摄像头光轴，但也要有一些倾斜角度（15-30度），这样才能解算出畸变参数。
• 拍摄距离要覆盖近、中、远三个范围。近处能看清细节，远处能覆盖视野边缘。
• 每次移动标定板后，要确保它完全静止再拍照。手抖拍出来的图片，角点检测会飘。

嗯，摄像头标定这块内容比较多，但核心就是内参、外参、标定板这三个要素。内参决定“看得准不准”，外参决定“装得对不对”，标定板决定“量得准不准”。三者缺一不可。

下一章我们会聊毫米波雷达的标定，那个又是另一套玩法了。先消化好摄像头这部分，后面才能跟得上。