相机内参和相机外参和标定

在单目视觉系统中,最重要的参数之一是相机的内参坐标,它反映了环境信息到图像信息之间的映射关系,一个精确的内参系数是通过单目相机对观景进行观测和测量的首要保证,相机内参系统与相机感光片位置,镜头位置等有关系,虽然在制作相机时可以生产指定标准的元器件并按照指定的尺寸装配摄像头,通过这些标准可以计算出摄像头的内参,但不幸的是,由于工艺水平有限,元器件尺寸与标准值存在误差,同时装配位置也会与期望值存在偏差,使得真是的内参系数与理论值具有一定的偏差。另外,由于振动原因,在摄像头使用过程中,镜头可能产生位移或者松动,使得内参系数再次发生改变。因此,测量摄像头的内参系数是使用摄像头之前首先要进行的步骤,确定摄像头内参系数的过程称为摄像头标定或者相机标定。


这个转换过程经历了四个坐标系,三次转换,依次是:


如果用一个例子来说明不同的坐标系的确切意义,我们用下图来说明.

世界坐标系的坐标原点就是拍摄者的眼睛,每个景物在都有一个从拍摄者角度观察的位置坐标.

相机坐标系的坐标原点在相机内部,镜头和感光元件的中轴线上,距离感光元件一个焦距的距离处,它也是三维世界的坐标,只不过是坐标原点换到了相机内部.我们首先要把世界坐标转换为相机角度的坐标.

CCD坐标系:从感光器件的角度建立的坐标系,在CCD感光器件的几何中心.

像素坐标系:和CCD坐标系在同一个平面上,x,y,z轴都平行,只是像素坐标是从图像的坐上脚开始,和CCD坐标系之间有一个xoy平面上的位移.

所以,知道了这四种坐标系,就可以预测物体在某部相机中拍照出来的图像中的像素位置了.

不曾想,随手拍照这么一个简单动作,竟然隐藏着这么多的秘密!


结束!

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