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MetaShape（PhotoScan)——Camera calibration相机标定详解

news 2025/10/16 12:18:47

一句话概括：
Metashape 的相机标定是在 Calibration Group 层级上，借助 对齐/优化阶段的捆绑平差，把 EXIF/手工初值转化为整组照片的 联合最优内参；提供固定参数、按影像变体参数、快门补偿、像片基准点（航片）等专业选项，并用残差/相关性等工具评估结果质量。

1) 标定对象：按“Calibration Group（标定组）”而不是单张影像

导入照片后，Metashape会依据 图像分辨率与/或EXIF（相机型号、焦距等）把照片自动分到若干 Calibration Groups。
每个组共享同一套内参（f、cx、cy、k1–k4、p1–p2等）
也可以在 Tools → Camera Calibration 里手动：
- Create Group / Move photos between groups / Split Groups（把每张照片放入各自独立的组也可以）。
多机位、不同分辨率、不同镜头/焦段，就应分别成组，各组独立求内参。

2) 相机类型与初值来源

支持 Frame camera（常规针孔）、Fisheye、Spherical（等距矩形）、Cylindrical，以及 RPC（卫星影像）。

Rolling shutter compensation 可选（Preferences 或 Camera Calibration 对话框里启用）。
初值通常来自 EXIF（焦距mm、像元尺寸/传感器尺寸、分辨率）。若 EXIF 不足，软件会假定一个等效焦距（photoscan的说明文件里写明了：缺失时默认 50 mm、35mm等效），或在 Calibration 对话框 Initial 页签手动录入。
对于底片扫描类航摄像片，可走 Fiducial marks（像片像主点及边缘基准点）的专用流程（Detect/Calibrate Fiducials），在相机坐标系（原点在传感器中心，X向右、Y向下，单位 mm）录入像控点坐标。

3) 可估计/录入的参数（Initial 页签）

f：焦距（单位是像素）。
cx, cy：主点（像素坐标）。
b1, b2：Affinity 与 Skew（非正交/非等尺性）。
k1–k4：径向畸变。
p1, p2：切向畸变。

也可 Load 外部标定文件（Agisoft 自家格式或 Australis / PhotoModeler / CalCam / OpenCV 等格式）。
若你已有非常可靠的先验，可把部分参数设为 Fixed（固定不估）以稳定求解。

4) 标定什么时候“被求出来”？——在对齐与优化步骤中

求解并不在你点开对话框时发生，而是发生在：

Align Photos（匹配/重建稀疏点）阶段，捆绑平差会 联合估计：
Optimize Cameras（在稀疏点云上进一步优化）阶段，你可以勾选希望参与优化的参数子集，再跑一次 BA 细化。
优化完成后，Adjusted 页签显示“估计后的内参”。你可以 Save 导出这套结果。

5) “Image-variant parameters”（可选，按相机而非整组共享）

有时需要在同一组里 对每台物理相机或每张影像分别估计某些内参子集（例如滚快门强、主点轻微漂移等），可在 Image-variant parameters 区域勾选对应项，让这些参数在组内“按影像/相机实例解耦”估。
否则默认是整组共享一套参数。

6) 结果评估与诊断（Analyzing calibration results）

在 Camera Calibration 对话框里，对每个组提供若干诊断页签：

Distortion：显示估计的总畸变/径向/偏心（decentering）等曲线与矢量图，含 Residuals（按网格/整组汇总的残差热力）。
Profile：径向与偏心畸变随半径的增长曲线，可导出图像。
Correlation：给出
- 已估计的内参及其 标准差/不确定度；
- 相关系数矩阵（判断参数耦合度，相关性过高说明可适当固定/减少自由度）。
Vignetting：辐射暗角模型（若元数据里有或通过 Calibrate Colors 另行估计）。