opencv摄像机标定原理.ppt

;;计算机视觉常用坐标系采用右手准则来定义，图1 表示了三个不同层次的坐标系统： 世界坐标系 摄像机坐标系 图像坐标系（图像像素坐标系和图像物理坐标系）。 ;三个层次的坐标系统 （1）世界坐标系（Xw，Yw，Zw）：也称真实或现实世界坐标系，或全局坐标系。它是客观世界的绝对坐标，由用户任意定义的三维空间坐标系。一般的3Ｄ场景都用这个坐标系来表示。 （2）摄像机坐标系(xoy)：以小孔摄像机模型的聚焦中心为原点，以摄像机光轴为oz 轴建立的三维直角坐标系。x，y 一般与图像物理坐标系的Ｘ，Ｙ 平行。;（3）图像坐标系，分为图像像素坐标系和图像物理坐标系两种： 图像物理坐标系：其原点为透镜光轴与成像平面的交点，X 与Y 轴分别平行于摄像机坐标系的x与y 轴，是平面直角坐标系，单位为毫米。 图像像素坐标系[计算机图像（帧存）坐标系]：固定在图像上的??像素为单位的平面直角坐标系，其原点位于图像左上角, Xf，Yf 平行于图像物理坐标系的X 和Y轴。对于数字图像，分别为行列方向。;1.世界坐标与摄像机坐标之间的转换关系： T是世界坐标系原点在摄像机坐标系中的坐标，矩阵R是正交旋转矩阵． ;R满足约束条件： 正交旋转矩阵实际上只含有三个独立变量Rx ，Ry，Rz，再加上tx ,ty ,tz 总共六个参数决定了摄像机光轴在世界坐标系中的坐标，因此这六个参数称为摄像机的外部参数。 ;2.图像坐标系与摄像机坐标系变换关系 摄像机坐标系中的一点p在图像物理坐标系中像点P坐标为： ;齐次坐标表示为： ;将上式图像物理坐标系进一步转化为图像坐标系： 其中，u0，v0是图像中心（光轴与图像平面的交点）坐标，dx ，dy分别为一个像素在X与Y方向上的物理尺寸，sx=1/dx ，sy=1/dy 分别为X与Y方向上的采样频率，即单位长度的像素个数。 ;因此可得物点p与图像像素坐标系中像点pf的变换关系为： 其中，fx=fsx，fy=fsy分别定义为X和Y方向的等效焦距。fx、fy、u0、v0这4个参数只与摄像机内部结构有关，因此称为摄像机的内部参数。 ;世界坐标系与图像坐标系变换关系： ;转化为齐次坐标为： 这是针孔模型或者中心投影的数学表达式。在摄像机内部参数确定的条件下，利用若干个已知的物点和相应的像点坐标，就可以求解出摄像机的内部和外部参数。 ; 　　　　　　 双目成像原理;双目标定的关键是确定两个相机的位置关系．两个摄像机的空间位置关系可以表示为： 其中R为正交旋转矩阵，T为平移矢量 ;设R1,T1为摄像机１的外参数矩阵， R2,T2为摄像机２的外参数矩阵，则两个摄像机的关系矩阵可以表示为： ;经典标定方法简介;经典标定方法简介;利用径向排列约束（RAC）的摄像机标定技术 基于RAC（Radial alignment constraint）的摄像机标定方法属于两步法，第一步是利用最小二乘求解超定线性方程，给出外部参数；第二步求解内部参数，如果摄像机无透镜畸变，则由一个超定线性方程解出。如果存在一个以二次多项式近似的径向畸变，则可以用一个三变量的优化搜索求解。 径向排列约束就是矢量 L1 和矢量 L 2具有相同的方向，即方向（L1 ）=方向（L 2）;经典标定方法简介;经典标定方法简介;经典标定方法简介;利用（14）和旋转矩阵为正交的特点，可以确定旋转矩阵R和平移分量Tx，Ty。 利用RAC方法将外部参数分离出来，并用求解线性方程的方法求解外部参数。 特别地，可将世界坐??和摄像机坐标重合，这样，标定时只求内部参数，从而简化标定。 ;谢谢大家！