已知物体的测量方法是指在已知物体信息的条件下利用摄像机获得的目标图片得到深度信息。此类方法主要应用于单目视觉进行导航和定位,该类方法的缺点是利用单个特征点进行测量,容易因特征点提取的不准确性,产生误差。
我们采用摄像头采集图片,将三维场景投影到摄像机二维像平面上。对于测量地球坐标系中的物体而言,小孔成像模型(也称为线性摄像机模型)基本可以满足测量的要求,即任意点p1 在图像中的投影位置p2为光心Oc与 p1点的连线与图像平面的交点,如下图所示:
现实中的物体的成像我们也可以表示为如下所示:
据此,我们将使用相似三角形来计算相机到一个已知的物体或者目标的距离。
相似三角形就是这么一回事:假设我们有一个宽度为 W 的目标或者物体。然后我们将这个目标放在距离我们的相机为 D 的位置。我们用相机对物体进行拍照并且测量物体的像素宽度 P 。这样我们就得出了相机焦距的公式:
举个例子,假设我在离相机距离 D = 24 英寸的地方放一张标准的 8.5 x 11 英寸的 A4 纸(横着放;W = 11)并且拍下一张照片。我测量出照片中 A4 纸的像素宽度为 P = 249 像素。
因此我的焦距 F 是:
当我继续将我的相机移动靠近或者离远物体或者目标时,我可以用相似三角形来计算出物体离相机的距离: