Qué es la distancia focal calibrada: óptica de precisión para visión artificial

La distancia focal calibrada es la distancia determinada empíricamente (en píxeles o mm) desde el centro óptico de una cámara a su plano de imagen cuando enfoca a infinito. A diferencia de la distancia focal nominal impresa en el objetivo, el valor calibrado tiene en cuenta tolerancias de fabricación, respiración del objetivo, desplazamiento del sensor y deriva térmica.

Por qué nominal ≠ real

• Los elementos del objetivo se desplazan al enfocar (focus breathing).
• El sensor puede no sentarse exactamente en la distancia de brida.
• Los valores nominales son redondeados (ej. objetivo 50 mm puede ser 51,3 mm).

Flujo de calibración

1. Capture 15–30 imágenes de un objetivo de calibración conocido (tablero ajedrez, Charuco, rejilla círculos) a distancias/ángulos variables.
2. Detecte puntos característicos (esquinas) en cada frame.
3. Ejecute optimización no lineal (método Zhang, OpenCV calibrateCamera) para resolver matriz intrínseca K = [[fx, s, cx], [0, fy, cy], [0, 0, 1]], donde fx, fy son distancias focales en píxeles.
4. Valide error de reproyección (<0,3 px típico para buena calibración).

Aplicaciones que requieren calibración

• Fotogrametría / reconstrucción 3D (Metashape, COLMAP).
• Robótica (odometría visual, SLAM).
• Seguimiento cámara AR/VR.
• Medición e inspección industrial.
• Percepción vehículo autónomo.

Sin calibración, mediciones métricas desde imágenes llevan errores sistemáticos de escala — a menudo 1–5 % o más.