攝像頭的主要參數
1. 攝像頭參數是三種不同的參數。
1)攝像頭的內參數是六個分別為:1/dx、1/dy、r、u0、v0、f。
opencv1里的說內參數是4個其為fx、fy、u0、v0。實際其fx=F*Sx,其中的F就是焦距上面的f,Sx是像素/沒毫米即上面的dx,其是最后面圖里的后兩個矩陣進行先相乘,得出的,則把它看成整體,就相當於4個內參。其是把r等於零,實際上也是六個。
dx和dy表示:x方向和y方向的一個像素分別占多少長度單位,即一個像素代表的實際物理值的大小,其是實現圖像物理坐標系與像素坐標系轉換的關鍵。u0,v0表示圖像的中心像素坐標和圖像原點像素坐標之間相差的橫向和縱向像素數。
2)攝像頭的外參數是6個:三個軸的旋轉參數分別為(ω,δ,θ),然后把每個軸的3*3旋轉矩陣進行組合(即先矩陣之間相乘),得到集合三個軸旋轉信息的R,其大小還是3*3;T的三個軸的平移參數(Tx、Ty、Tz)。R、T組合成成的3*4的矩陣,其是轉換到標定紙坐標的關鍵。
在每個視場無論我們能提取多少個角點,我們只能得到四個有用的角點信息,這四個點可以產生8個方程,6個用於求外參,這樣每個視場就還賺兩個方程來求內參,則其在多一個視場即可求出4個內參。因為六個外參,這就是為什么要消耗三個點用於求外參。
3)畸變參數是:k1,k2,k3徑向畸變系數,p1,p2是切向畸變系數。徑向畸變發生在攝像頭坐標系轉圖像物理坐標系的過程中。而切向畸變是發生在攝像頭制作過程,其是由於感光元平面跟透鏡不平行。
A)徑向畸變:產生原因是光線在遠離透鏡中心的地方比靠近中心的地方更加彎曲徑向畸變主要包含桶形畸變和枕形畸變兩種。
B)切向畸變:產生的原因透鏡不完全平行於圖像平面,這種現象發生於成像儀被粘貼在攝像機的時候。
總之,16個單目攝像頭的參數:
10個內部參數(只與攝像頭有關):
5個內部矩陣參數K:f,dx,d,u0,v0
(也可視作4個參數fx,fy,u,v0)
5個畸變參數D:k1,k2,k3,p1,p2
6個外部參數(取決於攝像頭在{world}的位置):
3個旋轉參數R
3個平移參數T
2. 攝像頭標定
無論是在圖像測量或者機器視覺應用中,攝像機參數的標定都是非常關鍵的環節,其標定結果的精度及算法的穩定性直接影響攝像機工作產生結果的准確性。因此,做好攝像機標定是做好后續工作的前提,是提高標定精度是科研工作的重點所在。其標定的目的就是為了攝像頭內參、外參、畸變參數。
3. 攝像頭坐標系
攝像頭中有四個坐標系,分別為{world},{camera},{image},{pixel}
{world}為世界坐標系,可以任意指定軸和
軸
{camera}為攝像頭坐標系,原點位於小孔,z軸與光軸重合,軸和
軸平行投影面
{image}為圖像坐標系,原點位於光軸和投影面的交點,軸和
軸平行投影面
{pixel}為像素坐標系,從小孔向投影面方向看,投影面的左上角為原點,uv軸和投影面兩邊重合