¿Qué es la calibración de la cámara?

La calibración de la cámara, a menudo denominada resección de la cámara, es una forma de examinar una imagen o un video y deducir cuál era la situación de la cámara en el momento en que se capturó la imagen. La calibración de la cámara se usa principalmente en aplicaciones robóticas y al modelar escenas virtualmente basadas en una entrada real. Tradicionalmente, la calibración de la cámara era un proceso difícil y tedioso, pero las aplicaciones de software modernas hacen que sea bastante fácil de lograr, incluso para los usuarios domésticos.

Uno de los principales usos de la calibración de la cámara es averiguar dónde estaba una cámara en relación con una escena en una fotografía. Digamos que ha tomado una foto de una habitación grande con un piso cuadriculado, y en esa habitación ha colocado una silla y una mesa. Luego ingresó esa imagen en un programa de modelado y construyó un modelo de 3 dimensiones alrededor de la escena. En esa escena, puede colocar cualquier cantidad de otros objetos virtuales, como personajes modelados para interactuar con la escena u otros accesorios.

Sin embargo, los programas de renderizado también utilizan una cámara, aunque sea virtual. Para que los objetos modelados interactúen correctamente con los objetos que se tomaron como fotografía, debemos asegurarnos de que nuestra cámara virtual esté en la misma posición que nuestra cámara real cuando tomamos la fotografía inicial. La calibración de la cámara logra esto mediante el uso de fórmulas para trabajar esencialmente hacia atrás y deducir dónde estaba la cámara real en relación con la escena.

La calibración de la cámara también se puede utilizar para descubrir otras cosas sobre la cámara en relación con la escena. Por ejemplo, usando fórmulas podemos determinar la distancia focal a la que se filmó la escena. También podemos determinar el factor de inclinación de la imagen y cualquier distorsión de la lente que pueda haberse introducido, creando un efecto de acerico. También podemos determinar si los píxeles reales de la cámara eran cuadrados o no, y cuáles podrían haber sido los factores de escala horizontal y vertical para los píxeles.

También se puede usar la calibración o resección de la cámara para tomar una imagen enviada a una computadora, y descubrir dónde están varias coordenadas en el mundo real. Este tipo de deducción es crucial para el funcionamiento de los robots que están destinados a interactuar visualmente con el mundo físico. Estos robots pueden usar un dispositivo fotográfico o de entrada de video y calibrar para averiguar dónde podrían estar realmente los objetos que ve en el mundo real, en términos reales de distancia y vector.

Esta es una de las principales áreas de estudio en robótica, ya que los métodos de resección más rápidos y precisos permiten a los robots interactuar con el mundo de formas más sofisticadas. Un robot con poca capacidad para discernir la distancia de los objetos tendrá que depender en gran medida de la prueba y el error para moverse sobre el terreno o manipular objetos, mientras que uno que pueda modelar con precisión su propio lugar en el mundo en relación con otros objetos, es capaz de moverse sin problemas y con fluidez en el mundo.