無畸變情況下針孔相機的成像模型

2021-09-29 21:19:29 字數 878 閱讀 6221

在高中物理中,學習過小孔成像原理,如下圖所示就是小孔成像的過程:

在此圖中,可以利用三角形相似的原理,成像圖與真實的物體之間的關係:

在成像的過程中,可以得到一張無畸變的影象,在這張影象定義乙個畫素座標系,畫素座標系的原點在影象的左上角,u軸向右,v軸向下。在畫素平面上還有乙個成像平面,成像平面以光心的投影為原點。

在畫素影象中顯示的投影圖像,可以通過座標的平移與放縮表示二者之間的數學關係,具體的關係如下:

式子中,α和β為投影圖像在畫素影象中放縮的倍數,c為座標系平移的過程,更具上式所求的投影圖像與實際影象的關係,可以得到下式:

還可以將上式的方程做寫成矩陣的形式,可以得到如下矩陣:

可以看出,k與相機自身的引數有關,所在在這可以稱其為內引數矩陣。注意:在相機出場後,其內參都已確定,就是商家給不給你的問題。

將完內參,相機還具有外參,在矩陣表示的畫素影象中,p 的相機座標系應該代表它的世界,在相機座標系下的p加上相機位姿的旋轉矩陣r和平移矩陣t,可以得到其世界座標系下的座標pw。

提一下:在上式中有齊次座標和非齊次座標的變換。

針孔的相機成像模型

為了比較清楚得說明這件事,筆者力求以最簡潔的方式進行介紹,1 世界座標系 xw yw zw 2 相機座標系 xc yc zc 3 像平面座標系 x y 4 畫素平面座標系 u v 1 世界座標系 xw yw zw 相機座標系 xc yc zc 2 相機座標系 xc yc zc 像平面座標系 x y ...

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