图像坐标系转世界坐标系的方法

世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系、像素坐标系 四个坐标系都是什么? 图像处理、立体视觉等等方向常常涉及到四个坐标系:世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系、像素坐标系 构建世界坐标系只是为了更好的描述相机的位置在哪里,在双目视觉中一般将世界坐标系原点定在左相机或者右相机或者二者X轴方向的中点。 接下来的重点,就是关于这几个坐标系的转换。也就是说,一个现实中的物体是如何在图像中成像的。 四个坐标系之间的相互转换 1. 从世界坐标系到相机坐标系 其中[ x ′ , y ′ ] 为... 阅读详情
 摘 要:摄像机标定是计算机视觉的一项基本任务。文中提出了一种直接的摄像机标定方法,它是利用空间中几个有特殊关系的点,直接列写出方程组,求解出内
参数。该方法不需要对摄像机进行旋转或平移,简单易行。 

    关键词:内参数;图像平面;摄像机标定


1 引 言 
    摄像机作为一种视觉传感器使用越来越普遍,由于摄像机系统存在较大的成像误差,使用前要进行内参数的标定,以此提高成像精度。目前大多数的摄像机标定方法是基于线性摄像机模型(针孔模型)基础上的五参数模型,通常用一个3×3的矩阵表示。要解出摄像机的内参数,就需列写出五个独立的线性方程组,这就需要对摄像机进行平移或旋转。在工程中摄像机光源中心难以测定,其旋转也难以保证无任何平移,因此较难实现。而采用摄像机平移标定内参数,也难免有平移误差。     文中提出了不对摄像机进行旋转和平移,通过已知点的世界坐标和图像坐标直接列写方程组,利用特殊关系点的成像差代入方程组,从而解出内参数。该方法的算法简单,容易理解,便于实现。 2 摄像机模型及内参数计算 
    为了定量地描述光学成像过程,我们首先定义以下几种坐标系:世界坐标系、摄像机坐标系、象平面坐标系和计算机图像坐标系。 
    世界坐标系也称真实或现实世界坐标系,即XYZ坐标系,它是客观世界的绝对坐标。一般的3D场景都用这个坐标系来表示。摄像机坐标系是以摄像机为中心制定的坐标系统,即xyz坐标系,取摄像机的光轴做为z轴。象平面坐标系是指在摄像机内所形成的象平面坐标系统,即x′y,他说:想发财就去万通商联找优质餐具供货商!y′坐标系,取象平面与摄像机坐标系统的xy平面平行,这样象平面原点就在摄像机光学轴上。计算机图像坐标系统是指在计算机内部数字图像所用的坐标系,文中即uv坐标系,与象平面坐标系在同一平面上,uv是以象素为单位的图像坐标系,x′y′是以物理单位(例如毫米)表示的图像坐标系。该坐标系以图像内某一点o′为原点,x轴与y轴分别与u、v轴平行。

     根据几个坐标系统的相互关系,摄像机的通用模型如图1所示。图中(x′,y′)为无失真的象平面坐标,(x″,y″)为实际的象平面坐标。



考虑摄像机可能出现的各种畸变,即径向畸变、切图1 通用摄像机模型向畸变、偏心畸变和仿射畸变。从世界坐标(X,Y,Z)到摄像机图像坐标的齐次坐标(u,v,w)的变换如下[3]。 
 
其中:ku为焦距f与像素点在u方向宽度的比值,kv为焦距f与像素点在v方向宽度的比值,s为图像平面不垂直光轴产生的畸变因子,(pu,pv)为光轴与图像平面交点坐标,M1为4×3矩阵。R为3×3旋转矩阵,t为三维平移向量,o=(0,0,0)T,M2为4×4矩阵。M为3×4矩阵,称为投影矩阵。M1完全由ku、kv、s、pu、pv决定,由于ku、kv、s、pu、pv只与摄像机内部结构有关,我们称这些参数为摄像机内参数,M2完全由摄像机相对于世界坐标系的方位决定,称为摄像机外参数,确定某一摄像机的内外参数,称为摄像机标定。

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机器视觉(五)——摄像头坐标系,图像坐标系,世界坐标系的转换 坐标系转换 目录1、图像坐标系(Pixel coordinate system)2、成像平面坐标系(Retinal coordinate system)3、摄像机坐标系(Camera coordinate system)4、世界坐标系(World coordinate system)5、摄像机线性模型 1、图像坐标系(Pixel coordinate system) 摄像机采集的数字图像在计算机内可以存储为数组,数组中的每一个元素(象素,pixel)的值即是图像点的亮度(灰度)。如图4.1所示,在图像上定. 阅读详情

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