光电测量第八讲视觉测量ppt课件

1、第八讲第八讲 视觉测量视觉测量一、摄像机成像模型一、摄像机成像模型1.针孔成像近似模型针孔成像近似模型 从透镜成像的根本原理得到近似主光线中心射影变从透镜成像的根本原理得到近似主光线中心射影变换。换。2.两个图像坐标系两个图像坐标系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以毫米为单位的图像坐标系摄像机CCD感光面感光面ooXuudXYvvdY第八讲第八讲 视觉测量视觉测量用齐次坐标描画为：用齐次坐标描画为：或：第八讲第八讲 视觉测量视觉测量3. 摄像机坐标系和世界坐标系第八讲第八讲 视觉测量视觉测量1Ocxcyczc与与

2、Owxwywzw之间是三维刚体变换关系，可描画如下：之间是三维刚体变换关系，可描画如下：0111cwcwTcwxxyRtyzz第八讲第八讲 视觉测量视觉测量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，详细的表达方式不一样，但本质一样1后向投影模型第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 f : 有效焦距，即投影中心到像平面的间隔； 光轴：zc轴； O1：光轴与像平面的交点, O1(0,0,-f) Oc: 摄像机透视投影中心, Oc(0,0,0) Oc-xcyczc: 摄像机坐标系 O1-XY: 摄像机像平面坐标系,X轴平行于xc轴，Y轴平行于yc轴 P：空间三维点，P(xc

3、,yc,zc) 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：cckO pO P第八讲第八讲 视觉测量视觉测量即即 000000cccXxkYyfz 于是得到摄像机的透视投影模型：于是得到摄像机的透视投影模型： ccccxXfzyYfz 进一步可用矩阵表示如下：进一步可用矩阵表示如下：000000100101ccccxXfyzYfz第八讲第八讲 视觉测量视觉测量2前向投影模型请同窗们推导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，请同窗们推导第八讲第八讲 视觉测量视觉测量4 4讨论讨论000000100101ccccxXfyzYfz假设知

4、点在的三维坐标假设知点在的三维坐标xc,yc,zc,那么独一确定其对应的像平面上的那么独一确定其对应的像平面上的二维坐标二维坐标(X,Y)；假设知点在的二维坐标假设知点在的二维坐标(X,Y)，却不能独一确定其对应的空间三维坐标，却不能独一确定其对应的空间三维坐标xc,yc,zc。如何处理这个问题？。如何处理这个问题？第八讲第八讲 视觉测量视觉测量二、齐次坐标二、齐次坐标初等几何中的无穷远点：相交、平行初等几何中的无穷远点：相交、平行 直线只需一个无穷远点直线只需一个无穷远点直线可以看成是封锁的，是圆的特殊方式直线可以看成是封锁的，是圆的特殊方式摄像机成像的数学笼统用一维情形阐明：为什么引入无摄

5、像机成像的数学笼统用一维情形阐明：为什么引入无穷远点？穷远点？不加阐明，直接给出齐次坐标的标定方式不加阐明，直接给出齐次坐标的标定方式从两条直线相交阐明无穷远点从两条直线相交阐明无穷远点严厉的数学定义无穷远点严厉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齐次坐标 第八讲第八讲 视觉测量视觉测量三、欧氏空间的刚体变换三、欧氏空间的刚体变换一维、二维、三维一维、二维、三维 旧坐标系：旧坐标系：Oxy, P点坐标点坐标x,y新坐标系：新坐标系：Oxy, P点坐标点坐标x,yO在在Oxy坐标系下的坐标为坐标系下的坐标为x

6、0,y0 给出二维的刚体变换公式给出二维的刚体变换公式:矢量的加减运算矢量的加减运算第八讲第八讲 视觉测量视觉测量四四.射影变换仿射变换射影变换仿射变换一维一维二维二维第八讲第八讲 视觉测量视觉测量五五.不变量不变量 1.简比简比 2.交比射影不变量交比射影不变量 3.两条二次曲线射影不变量两条二次曲线射影不变量第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 六六.双目立体视觉丈量模型双目立体视觉丈量模型 1.两个摄像机成像模型的组合两个摄像机成像模型的组合 2.中间加一个刚体变换中间加一个刚体变换平行双目：视差平行双目：视差D普通双目普通双目第八讲第八讲 视觉测量视觉测量lefccctB XxDB YyDB

7、 fzDllllr xr zr7l8ll 9r1l2ll 3lr yr zr7l8ll 9r4l5ll 6()()()() ()()lxzXfyzYfff tX tzX r XrYf rf r XrYf rff tYtY r XrYf rf r XrYf r第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 七七. 立体匹配立体匹配 1.外极线约束外极线约束第八讲第八讲 视觉测量视觉测量2. 一致性约束：灰度的类似性一致性约束：灰度的类似性0000/ ),(),(jifjifkkkk( , )( , )/fi jfi j类似度评价函数：类似度评价函数：k0k11( , )( , )nmijf i jfi j第八讲

8、第八讲 视觉测量视觉测量3. 独一性约束独一性约束4. 延续性约束：延续性约束：1顺序一致性；顺序一致性；2视差延续性视差延续性第八讲第八讲 视觉测量视觉测量 八八.构造光三维视觉丈量模型构造光三维视觉丈量模型 1. 摄像机模型光平面模型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简化为空间两个平面两条直线的中心射影变换模型影变换模型gggpctgZXD YXtra( )( )(180 )fHPRRT第八讲第八讲 视觉测量视觉测量XYcxcycz摄像机坐标系fioLoLzLxLy激光投射器模块坐标系结构光光平面像平面坐标系cOL0z L123xL456yL789z11xf rf rf rf TXyYf rf rf rf TzrrrT12xL45yL78z11f rf rf TxXYf rf rf TyrrT第八讲第八讲 视觉测量视觉测量3. 光条特征信息的提取希望大家本人看懂，很有用 200000)(2