相机的成像原理
相机成像基于小孔成像模型(Pinhole Camera Model),光线通过小孔(光圈)在成像平面(传感器)上形成倒立的实像。
相机标定
分类
世界坐标系
- 是⽬标物体位置的参考系
- ⽤途
- 标定时确定标定物的位置;
- 作为双⽬视觉的系统参考系,给出两个摄像机相对世界坐标系的关系,从⽽求出相机之间的相对关系;
- 作为重建得到三维坐标的容器,存放重建后的物体的三维坐标。世界坐标系是将看⻅中物体纳⼊运算的第⼀站。
相机坐标系
- 是相机站在⾃⼰的⻆度衡量物体的坐标系
图像坐标系
- 以图像平⾯的中⼼为坐标原点
像素坐标系
- 以图像平⾯的左上⻆顶点为原点
世界坐标系——刚体变换——相机坐标系 相机坐标系——透射投影——图像坐标系 图像坐标系——改变原点——像素坐标系
内参和外参
内参:确定相机从三维空间到⼆维图像的投影关系,畸变系数也属于内参。
外参:决定相机坐标与世界坐标系之间相对位置关系,主要包括旋转和平移两部分。
图像畸变
相机拍照时通过透镜把实物投影到像平⾯上,但是透镜由于制造精度以及组装⼯艺的偏差会引⼊畸变,导致原始图像的失真。因此我们需要考虑成像畸变的问题。
畸变分类
径向畸变:
沿着透镜半径⽅向分布的畸变,产⽣原因是光线在原理透镜中⼼的地⽅⽐靠近中⼼的地⽅更加弯曲,这种畸变在普通的镜头中表现更加明显,径向畸变主要包括桶形畸变和枕形畸变两种:
从左到右依次是:正常⽆畸变,桶形畸变和枕形畸变
切向畸变:
切向畸变是由于透镜本身与相机传感器平⾯(像平⾯)或图像平⾯不平⾏⽽产⽣的,这种情况多是由于透镜被粘贴到镜头模组上的安装偏差导致。在相机传感器和镜头不平⾏的情况下,因为存在夹⻆,所以光透过镜头传到图像传感器上时,成像位置发⽣了变化。
相机标定的分类
相机标定⽅法⼀般分为三类
- 传统的标定算法
- ⾃标定法
- 基于主动视觉的标定法。
知道张⽒标定法的原理及实现
了解双⽬校正