光电测量第八讲视觉测量

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八讲 视觉测量,一、摄像机成像模型,1.针孔成像近似模型,从透镜成像的基本原理得到近似主光线中心射影变换。,2.两个图像坐标系,（1）以像素为单位的图像坐标系（计算机内存或屏幕）,（2）以毫米为单位的图像坐标系（摄像机CCD感光面）,用齐次坐标描述为：,或：,3.摄像机坐标系和世界坐标系,（1）,O,c,x,c,y,c,z,c,与,O,w,x,w,y,w,z,w,之间是三维刚体变换关系，可描述如下：,4.摄像机线性成像模型,基于中心摄影变换（透视投影变换）,坐标系的建立不同，具体的表达形式不一样，但本质一样,（1）后向投影模型,f,:有效焦距，即投影中心到像平面的距离；,光轴：,z,c,轴；,O,1,：光轴与像平面的交点,O,1,(0,0,-f),O,c,:摄像机透视投影中心,O,c,(0,0,0),O,c,-,x,c,y,c,z,c,:摄像机坐标系,O,1,-,XY,:摄像机像平面坐标系,X,轴平行于,x,c,轴，,Y,轴平行于,y,c,轴,P,：空间三维点，,P,(,x,c,y,c,z,c,),p,：,P,对应的摄像机像平面上的二维点,p,(,X,Y,-,f,),根据向量的性质有：,即,于是得到摄像机的透视投影模型：,进一步可用矩阵表示如下：,（2）前向投影模型（请同学们推导）,（3）后向投影模型（摄像机坐标系的原点与图像坐标系的原点重合，板书图示，请同学们推导）,（4）讨论,若已知点在的三维坐标（x,c,y,c,z,c,）,则唯一确定其对应的像平面上的二维坐标(X,Y)；,若已知点在的二维坐标(X,Y)，却不能唯一确定其对应的空间三维坐标（x,c,y,c,z,c,）。,如何解决这个问题？,二、齐次坐标,初等几何中的无穷远点：相交、平行,直线只有一个无穷远点,直线可以看成是封闭的，是圆的特殊形式,摄像机成像的数学抽象（用一维情形说明）：为什么引入无穷远点？,不加说明，直接给出齐次坐标的标定形式,从两条直线相交说明无穷远点,严格的数学定义无穷远点,（低维点在高一维仿射坐标系下的矢量坐标即为低维点的齐次坐标）,三、欧氏空间的刚体变换,一维、二维、三维,旧坐标系：Oxy,P点坐标（x,y）新坐标系：Oxy,P点坐标（x,y）O在Oxy坐标系下的坐标为（x0,y0）,（给出二维的刚体变换公式:矢量的加减运算）,四.射影变换（仿射变换）,一维,二维,五.不变量,1.简比,2.交比射影不变量,3.两条二次曲线射影不变量,六.双目立体视觉测量模型,1.两个摄像机成像模型的组合,2.中间加一个刚体变换,平行双目：视差D,一般双目,七.立体匹配,1.外极线约束,2.一致性约束：灰度的相似性,相似度评价函数：,3.唯一性约束,4.连续性约束：（1）顺序一致性；（2）视差连续性,八.结构光三维视觉测量模型,1.摄像机模型光平面模型,2.简化为空间两个平面（两条直线）的中心射影变换模型,3.光条特征信息的提取希望大家自己看懂，很有用,