Saltar a contenido

Calibración cámara-proyector (procam)

Proceso de determinar los parámetros intrínsecos y extrínsecos de la cámara y del proyector para que sus sistemas de coordenadas estén alineados — la condición para que "lo proyectado coincida con lo real" y para convertir observaciones de cámara en proyecciones correctas.

Contexto

Es el núcleo técnico de la mesa: sin esto, una línea calculada por el software no caería donde debe sobre la superficie, ni una medición de la cámara tendría un marco común con el proyector. Resuelve el problema bidireccional cámara↔mundo↔proyector.

Contenido

El proyector se modela como una "cámara inversa" (emite rayos en vez de captarlos), por lo que se puede calibrar con las mismas matemáticas que una cámara. El método robusto estándar (Moreno & Taubin 2012, "Simple, Accurate, and Robust Projector-Camera Calibration", 3DIMPVT; ~373 citas; implementado por procam calibration tool). Su aporte clave: estimar las coordenadas de proyector con una cámara no calibrada y homografías locales por esquina para precisión sub-pixel, en vez del modelo simplificado que desprecia la distorsión del lente del proyector:

  1. Chessboard impreso define puntos 3D de referencia conocidos.
  2. structured light gray code: el proyector emite patrones binarios secuenciales que la cámara captura, estableciendo la correspondencia píxel-cámara ↔ píxel-proyector.
  3. Homografías locales por esquina del chessboard (no una global): "a single global homography cannot cope with the lens distortion observed in projector lenses". Ver registro geometrico homografia.
  4. Salida: matriz de cámara, matriz de proyector, distorsión y extrínsecos (en calibration_result.xml).

Enfoque simplificado (Holomat): el holomat no hace gray code. Su código publicado usa solo una calibración de 4 puntos (homografía cv2.findHomography cámara→proyector capturada con el dedo). Nota: fuentes secundarias mencionan además una calibración de cámara con ChArUco, pero no es evidente en el repo actual — ver gap. Suficiente cuando la superficie es plana — el caso de una mesa de trabajo.

Regla práctica: si la superficie de trabajo es plana, basta una homografía de 4 puntos entre el plano del proyector y el plano de la mesa (idealmente sobre imagen ya corregida con la calibración intrínseca de la cámara). El gray code structured light se reserva para superficies 3D o cuando se necesita reconstrucción de profundidad.

Relaciones

Citas / evidencia

  • "calculates local homographies at around chessboard corners to estimate corresponding projector pixels with subpixel accuracy" — procam calibration
  • Holomat: "camera calibration using a Charuco board pattern and 4-point calibration to map projector output accurately onto the mat surface" — holomat

Abierto / gaps

  • Procedimiento paso a paso de la calibración de 4 puntos para reproducir el enfoque Holomat.