相机标定中的相机焦距




相机坐标系以相机的光心(小孔)作为原点

光心:就是凸透镜的中心;

焦点:平行于主光轴的光经凸透镜汇聚的点称为凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离就是这个凸透镜的焦距。

相机焦距值与视角成反比:焦距长,视角小,焦距短,视角大,视角小能远距离摄取较大影响比率,视角大能近距离摄取范围较广的景物。举个例子:以35*24mm相机系统为例,一个人站在一头大象跟前拍照,相机离人5米远:24mm焦距能把人和大象全拍进去,并且大象周围的环境也拍进去很多;50mm焦距刚好能把人的大象拍进去,周围环境只有一点甚至几乎没有;85mm焦距能拍出人的上半身,大象的特征保留了一部分,比如一只耳朵或者一条腿,能勉强估计出是大象;200mm焦距只能拍到大头照,大象只能拍到一部分皮肤。

u=物距
v=像距
f=镜头焦距
\frac{1}{u}+ \frac{1}{v}=\frac{1}{f}

只有朝无限远的物体对焦时像距才和焦距重合 这时才能说镜头到成像面的距离等于焦距

### 双目相机标定焦距参数的作用 在双目相机系统中,焦距是一个至关重要的内部参数。它决定了图像传感器上形成的物体大小与实际距离之间的比例关系[^2]。 具体来说,在摄像机模型中,焦距表示的是镜头中心到感光元件的距离。对于理想针孔相机模型而言,焦距f直接影响着投影矩阵P中的元素: \[ P = \begin{bmatrix} f & 0 & c_x \\ 0 & f & c_y \\ 0 & 0 & 1\end{bmatrix}\] 其中\(c_x\)和\(c_y\)分别代表主点的位置坐标。当已知世界坐标系下的某一点及其对应的像素坐标时,通过上述方程可以建立两者间的关系并求解未知数,包括但不限于焦距f。 ### 焦距参数的设置方法 为了获得准确可靠的焦距值,通常采用棋盘格作为标准图案来进行标定操作。整个流程如下所示: #### 准备工作 准备一张黑白相间的棋盘格纸张,并将其放置在一个平坦表面上。确保该表面具有足够的光照条件以利于后续处理。 #### 数据采集 使用待校准的双目相机拍摄多角度不同位置上的棋盘格图片集。每幅图应覆盖尽可能广泛的角度范围,以便全面捕捉可能存在的误差源。 #### 参数估计 调用MATLAB内置函数`stereoCameraCalibrator`来启动交互式的图形界面工具。上传之前收集好的所有样本照片文件夹路径给此应用程序。程序会自动检测角点特征点位,并基于这些数据拟合出最佳匹配的内外部参数组合,其中包括了左右两台摄像设备各自的焦距信息。 ```matlab % 加载立体相机标定应用 stereoCameraCalibrator; ``` 完成以上步骤之后,软件将会给出一系列优化后的参数建议供用户审查确认。此时所得到的就是经过精确调整过的焦距数值以及其他必要的几何属性描述符。
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