世界坐标系,摄像机坐标系、图像坐标系关系汇总
**攝像機標(biāo)定:**在計算機視覺研究領(lǐng)域,攝像機標(biāo)定是一個重要的環(huán)節(jié)。攝像機標(biāo)定就是求取攝像機內(nèi)外參數(shù)的過程。
世界坐標(biāo)系:絕對坐標(biāo)系,一般的三維場景都由這個坐標(biāo)系來表示。攝像機可以放置在環(huán)境中的任何位置,因此可以用世界坐標(biāo)系來描述攝像機的位置,并利用它來描述環(huán)境中被拍攝物體的位置。
攝像機坐標(biāo)系:攝像機坐標(biāo)系是以攝像機為中心的坐標(biāo)系統(tǒng),一般采取攝像機的光軸為z軸,以攝像機光心為坐標(biāo)原點。
像平面坐標(biāo)系:與攝像機坐標(biāo)系的x-y平面相平行的平面。像平面的原點定義在攝像機光軸上。光軸與相平面的交點為相平面坐標(biāo)系原點。有效焦距f為攝像機坐標(biāo)系原點與相平面坐標(biāo)系原點的距離。
圖像坐標(biāo)系:原點定義在圖像矩陣的左上角,單位是像素。與像平面同名坐標(biāo)系相平行但是單位和坐標(biāo)原點不同。
1.世界坐標(biāo)與攝像機坐標(biāo)之間的變換關(guān)系
其中R為3*3正交單位矩陣;t為三維平移向量,世界坐標(biāo)系與攝像機坐標(biāo)系之間的變換關(guān)系稱為剛體變換,只與攝像機的外參數(shù)有關(guān),與內(nèi)參數(shù)無關(guān)。
2.像平面與攝像機坐標(biāo)系之間的關(guān)系
其中(x,y,z)為物點P在攝像機坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。
3.像平面與圖像坐標(biāo)之間的關(guān)系
dx,dy表示每一個像素在x’軸與y’軸方向上的物理尺寸為dx,dy(單位是毫米)。
4.圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)之間的變換關(guān)系
將以上的矩陣方程聯(lián)立起來可得
再繼續(xù)整理得到:
M1為攝像機內(nèi)參數(shù)矩陣。有時也可表示為
M2為攝像機外參數(shù)矩陣,包含6個置于攝像機相對世界坐標(biāo)系的方位有關(guān)的外部參數(shù)。
以上就是四種坐標(biāo)系之間的關(guān)聯(lián)。
總結(jié)
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