為了得到中物體的深度資訊,引入雙目視覺,雙目標定在的基礎上,標定出左右攝像機座標系之間的相對關係。
若對單目標定不了解,請先食用:
林青春:工業相機單目標定zhuanlan.zhihu.com
所涉及的專業名詞有對極幾何,本徵矩陣,基礎矩陣。
雙目相機基於對極幾何的理論,本徵矩陣e包含在物理空間兩個攝像機相關的旋轉與平移資訊,基礎矩陣f除了包含e的資訊還包括兩個相機的內引數。e是幾何意義上的,與成像儀無關,將左相機觀測到的點p的座標與右相機觀測到的相同點的座標關聯起來(相機座標系下),f則是將左相機的像平面上的點與右相機觀測到的像平面上相同點關聯起來(畫素座標系)。
立體成像系統的幾何基礎被稱作「對極幾何」
投影點:xl,xr
極點:相機光心投影到另乙個相機的像平面上,el,er。
極線:直線ol-xl因為與左相機的光學中心對其,所以在左相機被視為乙個點(直線上的任意一點都投影到像平面上的xl點),但是,右側相機會將此視為影象平面的一條線(圖中紅線),這條在右側相機像平面上的直線er-xr稱為極線,同理,左相機像平面上的直線xl-el也稱為極線。
極線平面:xl-el-er-xr構成的平面
主點:主光線和相平面的相交位置ol,or,兩對極點與主點在同一3d直線上。
攝像機檢視中的每乙個三維點都被包含在與每個影象相交的極面中,二者相交產生的直線是極線。
給定一幅影象的特徵,在另一影象的匹配檢視一定位於對應極線。這稱為「極線約束」 。 極限約束意味著,一旦我們知道立體實驗裝置之間的對極幾何,在兩幅影象中匹配的二維搜尋可以轉變為沿著極線的一維搜尋。
本徵矩陣用字母e來表示,物理意義是左右相機座標系相互轉換的矩陣,表示幾何意義,與單成像儀無關,用來描述左右相機影象平面上對應點在各自相機座標系之間的關係。
特性:1)本質矩陣是由對極約束定義的。由於對極約束是等式為0的約束,所以對e乘以任何非零常數後,對極約束依然滿足。這一點被稱為e在不同尺度下是等價的。
2)根據e=t∧r,可以證明,本質矩陣e的奇異值必定式[σ,σ,0]t。這稱為本質矩陣的內在性質。可以理解為:乙個3×3的矩陣是本徵矩陣的充要條件是對它奇異值分解後,它有兩個相等的奇異值,並且第三個奇異值為0。
3)由於平移和旋轉各有3個自由度,所以t∧r共有6個自由度。但由於尺度等價性,故e實際上只有5個自由度。
給本徵矩陣e增加相機內參矩陣m的相關資訊,就能得到描述同乙個物理點在左右相機影象平面上對應點在各自畫素座標系下的關係。
重投影矩陣q實現了世界座標系和畫素座標系之間的轉換。
假設空間中一點p,其在世界座標系下的座標為pw,左相機到右相機的關係為r,t,其在左右相機座標系下的座標可以表示為:
其中結合以上兩個公式,推得:
奇異值分解求解
相機標定 三 畸變校正
根據針孔模型,物體和成像之間引數會滿足相似三角形的關係。但現實中會存在裝配誤差和透視失真等原因,導致這種關係無法成立,使理想成像與實際成像存在誤差,這種誤差即稱為畸變。畸變分為徑向畸變,切向畸變和薄稜鏡畸變。徑向畸變字面意思是影象座標產生徑向位置的誤差,是由鏡頭形狀缺陷造成的。徑向畸變效果可以分為枕...
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雙目相機標定以及立體測距原理及OpenCV實現
單目相機標定的目標是獲取相機的內參和外參,內參 1 dx,1 dy,cx,cy,f 表徵了相機的內部結構引數,外參是相機的旋轉矩陣r和平移向量t。內參中dx和dy是相機單個感光單元晶元的長度和寬度,是乙個物理尺寸,有時候會有dx dy,這時候感光單元是乙個正方形。cx和cy分別代表相機感光晶元的中心...