视觉在UVW公式推导

背景:晶圆曝光机需要双相机对位

双相机在UVW平台对位,双相机的像素相同且不在手眼标定的情况下进行

1、推导L1(L2)和C1(L2)偏差(Dx,Dy)

2、推导角度

### 使用OpenCV实现CCD相机的图像对位处理 要使用 OpenCV 实现 CCD 相机的图像对位处理,主要涉及以下几个方面:相机校准、畸变矫正以及基于特征匹配或几何变换的方法完成图像对齐。 #### 1. 相机校准与失真矫正 在进行图像对位之前,通常需要先对相机进行校准以获取内参矩阵 \(K\) 和畸变系数 \([k_1, k_2, p_1, p_2, k_3]\)[^1]。这些参数可以帮助消除由于光学透镜引起的径向和切向畸变。 以下是利用 OpenCV 进行单目相机校准的一个简单代码示例: ```python import numpy as np import cv2 import glob # 准备棋盘格角点坐标 (世界坐标系) chessboard_size = (9, 6) # 棋盘格内部交差点数量 objp = np.zeros((np.prod(chessboard_size), 3), dtype=np.float32) objp[:, :2] = np.mgrid[0:chessboard_size[0], 0:chessboard_size[1]].T.reshape(-1, 2) # 存储对象点和图像点 objpoints = [] # 3D points in real world space imgpoints = [] # 2D points in image plane. images = glob.glob('calibration_images/*.jpg') for fname in images: img = cv2.imread(fname) gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY) ret, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, chessboard_size, None) if ret: objpoints.append(objp) imgpoints.append(corners) ret, mtx, dist, rvecs, tvecs = cv2.calibrateCamera(objpoints, imgpoints, gray.shape[::-1], None, None) print("内参矩阵:\n", mtx) print("畸变系数:\n", dist) ``` 上述代码实现了从一组标定图片中提取相机内参矩阵 `mtx` 和畸变系数 `dist` 的功能[^3]。 --- #### 2. 双 CCD 对位的核心思路 双 CCD 系统通过对两幅图像之间的相对位置关系建模来实现 UVW 坐标系下的精确定位[^2]。具体来说,可以通过以下方法完成对位: - **特征检测与匹配** 利用 SIFT 或 ORB 特征检测算法找到两张图像中的关键点并建立对应关系。 - **估计几何变换模型** 根据匹配的关键点计算两者间的仿射变换或透视变换矩阵。 下面是一个简单的特征匹配流程: ```python # 加载待配准的两幅图像 img1 = cv2.imread('image1.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) img2 = cv2.imread('image2.jpg', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # 创建ORB特征检测器 orb = cv2.ORB_create() # 寻找关键点和描述符 kp1, des1 = orb.detectAndCompute(img1, None) kp2, des2 = orb.detectAndCompute(img2, None) # BFMatcher with default params bf = cv2.BFMatcher(cv2.NORM_HAMMING, crossCheck=True) matches = bf.match(des1, des2) matches = sorted(matches, key=lambda x:x.distance) # 绘制前10个最佳匹配 match_img = cv2.drawMatches(img1, kp1, img2, kp2, matches[:10], None) cv2.imshow("Matched Features", match_img) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() ``` 此部分完成了初步的特征匹配工作,后续可以根据匹配结果拟合变换矩阵。 --- #### 3. 应用阈值分割优化目标区域识别 为了提高对位精度,在实际应用中可能还需要借助阈值分割技术去除背景干扰项[^4]。例如: ```python gray = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2GRAY) _, thresh = cv2.threshold(gray, 127, 255, cv2.THRESH_BINARY) contours, _ = cv2.findContours(thresh, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE) ``` 通过设定合适的阈值分离前景与背景,从而更准确地标记感兴趣的目标区域。 --- #### 总结 综上所述,使用 OpenCV 完成 CCD 相机的图像对位主要包括三个阶段的工作——相机标定、特征匹配及必要的预处理操作(如二值化)。每一步都依赖于特定的技术手段及其对应的库函数支持。
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