光電測量第八講視覺測量

一、攝像機(jī)成像模型1.針孔成像近似模型從透鏡成像的基本原理得到近似－主光線－中心射影變換。2.兩個圖像坐標(biāo)系（1）以像素為單位的圖像坐標(biāo)系（計算機(jī)內(nèi)存或屏幕）（2）以毫米為單位的圖像坐標(biāo)系（攝像機(jī)CCD感光面）光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!用齊次坐標(biāo)描述為：或：光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!3.攝像機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!（1）Ocxcyczc與Owxwywzw之間是三維剛體變換關(guān)系，可描述如下：光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!－f:有效焦距，即投影中心到像平面的距離；－光軸：zc軸；－O1：光軸與像平面的交點,O1(0,0,-f)－Oc:攝像機(jī)透視投影中心,Oc(0,0,0)－Oc-xcyczc:攝像機(jī)坐標(biāo)系－O1-XY:攝像機(jī)像平面坐標(biāo)系,X軸平行于xc軸，Y軸平行于yc軸－P：空間三維點，P(xc,yc,zc)－p：P對應(yīng)的攝像機(jī)像平面上的二維點,p(X,Y,-f)

根據(jù)向量的性質(zhì)有：光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!（2）前向投影模型（請同學(xué)們推導(dǎo)）（3）后向投影模型（攝像機(jī)坐標(biāo)系的原點與圖像坐標(biāo)系的原點重合，板書圖示，請同學(xué)們推導(dǎo)）光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!二、齊次坐標(biāo)初等幾何中的無窮遠(yuǎn)點：相交、平行直線只有一個無窮遠(yuǎn)點直線可以看成是封閉的，是圓的特殊形式攝像機(jī)成像的數(shù)學(xué)抽象（用一維情形說明）：為什么引入無窮遠(yuǎn)點？不加說明，直接給出齊次坐標(biāo)的標(biāo)定形式從兩條直線相交說明無窮遠(yuǎn)點嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義－無窮遠(yuǎn)點（低維點在高一維仿射坐標(biāo)系下的矢量坐標(biāo)即為低維點的齊次坐標(biāo)）

光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!四.射影變換（仿射變換）一維二維光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!六.雙目立體視覺測量模型1.兩個攝像機(jī)成像模型的組合2.中間加一個剛體變換平行雙目：視差D一般雙目光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!七.立體匹配1.外極線約束光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!3.唯一性約束4.連續(xù)性約束：（1）順序一致性；（2）視差連續(xù)性光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!4.攝像機(jī)線性成像模型－基于中心攝影變換（透視投影變換）－坐標(biāo)系的建立不同，具體的表達(dá)形式不一樣，但本質(zhì)一樣（1）后向投影模型光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!即

于是得到攝像機(jī)的透視投影模型：

進(jìn)一步可用矩陣表示如下：光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!（4）討論－若已知點在的三維坐標(biāo)（xc,yc,zc）,則唯一確定其對應(yīng)的像平面上的二維坐標(biāo)(X,Y)；－若已知點在的二維坐標(biāo)(X,Y)，卻不能唯一確定其對應(yīng)的空間三維坐標(biāo)（xc,yc,zc）。如何解決這個問題？光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!三、歐氏空間的剛體變換一維、二維、三維

舊坐標(biāo)系：Oxy,P點坐標(biāo)（x,y）

新坐標(biāo)系：O’x’y’,P點坐標(biāo)（x’,y’）

O’在Oxy坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為（x0,y0）

（給出二維的剛體變換公式:矢量的加減運(yùn)算）光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!五.不變量1.簡比2.交比射影不變量3.兩條二次曲線射影不變量光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!2.一致性約束：灰度的相似性相似度評價函數(shù)：光電測量第八講視覺測量共21頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!八.結(jié)構(gòu)光三維視覺測量模型

1.攝像機(jī)模型