远心镜头成像模型
常見的鏡頭主要有 CCTV 鏡頭、專業攝影鏡頭和遠心鏡頭。大部分的 CCTV 鏡頭、專業攝影鏡頭為變焦距鏡頭。
這里主要討論普通光學鏡頭與遠心鏡頭。
1.普通光學鏡頭成像模型是小孔成像
這中模型比較常見,大家比較熟悉。
可以轉化成中心透視投影模型:
成像坐標系與相機坐標系的關系:
寫成齊次坐標形式:
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2.遠心鏡頭
遠心鏡頭相機模型為正交投影,orthographic projection
遠心光路分為物方遠心光路和像方遠心光路。
物方遠心光路中,孔徑光闌位
于像方焦平面上,光闌也是出瞳,入瞳位于物方無限遠處。如圖 2-1所示,物體
AB 各點上發出的光線經物鏡后,其物方主光線均平行于光軸。如果物體 AB 位于
CCD 接收面 M1M2 的共軛位置處,則 CCD 接收面上像的長度為 M1M2。如果物
體沿光軸移動到 A1B1 處,則像面 A1’B1’偏離 CCD 接收面,A1’和 B1’點在 CCD
接收面上投影為一個彌散斑,其中心仍是 M1 和 M2 點,據此測出的像大小仍為
M1M2,這樣就消除了物距變化帶來的測量誤差。在孔徑光闌處加上光學濾波器
,使出射的光線只有平行于光軸的光通過,在 CCD 接收面上接收到的就是準確的像
長,不會因為物體沿光軸移動帶來測量誤差。
像方遠心光路則是將孔徑光闌放置在物鏡的物方焦平面上,出射光束的主光線平行于光軸,出瞳位于無限遠。
物方遠心光路和像方遠心光路可構成物像雙遠心光路。
物方遠心鏡頭光路圖如下:
圖2-1
像方遠心鏡頭光路圖:
物方遠心鏡頭主要用于消除物距變化帶來的測量誤差,因此通過物方遠心鏡頭所成的圖像不存在透視變形;而像方遠心物鏡則可以消除CCD 位置不準帶來的測量誤差。
上圖感性認識一下:
物方遠心的成像模型自己還不是很確定,偷圖如下,不清楚這個模型的坐標關系與針孔相機模型坐標關系有什么不同。還請明白的的朋友指點一二。
2016-6-5
遠心鏡頭的成像模型可以推導為:
是鏡頭的放大倍數
dx是像素的實際物理大小 是CCD面陣像元橫向與縱向的夾角
參考文獻:
1. 微型零件完整成像測量儀技術研究
2. 遠心光電視覺測量中系統參數對精度的影響機理
3. Telecentric stereo micro-vision systerm:Ccalibration method and experiments
總結
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