1. 相机模型
1.1 坐标系转换原理
世界坐标系(world Coords):点在真实世界中的位置,描述相机位置。
相机坐标系(Cameras Coords):以相机光学系统中心(镜头中心)为原点,建立相机坐标系。
图像物理坐标系(Film Coords):经过小孔成像后得到的二维坐标系,单位mm。
像素坐标系(Pixel Coords):成像点在相机 sensor上像素的行数和列数,原点为图像左上角,不带有任何物理单位,或者说单位是pixel。
主点:主光线与像平面相交的位置,这个交点取决于镜头的光轴,一般情况下图像中心不可能和主点严格对准。
像素坐标系uv-图像坐标系xy-相机坐标系c-世界坐标系w
其中从像素坐标系-相机坐标系的转换为:
如果世界坐标系是相对相机坐标系在方向平移了距离d,且,则旋转矩阵R=I,平移矩阵T=,则
1.2 镜头畸变
径向畸变
切向畸变
2. 相机标定
2.1 相机内参(矩阵)
matlab标定:拍摄的多张图片中最终会计算出唯一的内参M,而外参每张图片都会对应有一个,由于我们的目的是为了测量目标点到相机位置的横纵向距离,所以可以将Zw值设置为0;世界坐标系的原点默认为棋盘格左上角的交点。
2.2 相机外参
取实际工作平面标定得到的外参矩阵R、T。
2.3 张正友标定法
在多个视点采集平面标定板的图像,使用五参数摄像机模型和四阶透镜变形的径向畸变模型。
在不考虑畸变的情况下,初次标定内参的五个参数,接着使用内参对畸变系数进行标定,重复循环计算直到收敛。使用极大似然法计算单应性矩阵,代入标定图像数据,计算相机内参。继续计算外参和畸变系数。
参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/445872994?utm_medium=social&utm_oi=746817410819977216
3. 距离测量
坐标系转换
使,将内参矩阵和外参矩阵参数代入,可求得,实际上在坐标系的转换中可以被消掉,不影响计算过程。
参考:单目相机测距