在双平面镜中利用极点极线与共轭直径的性质标定摄像机
发布时间:2020-08-11 23:35
【摘要】:计算机视觉对三维重构的精确性有较高的要求,而三维重构的精确性与摄像机内参数有着十分重要的联系.一般来说,双平面镜折反射系统由两块平面镜和一个传统摄像机组成.该成像系统能产生一个物体的多个视图,利用物体的多个视图不仅能完成摄像机标定,而且通过它们可以重构出较为精确的三维模型..因此,双平面镜折反射系统具有重要的研究价值和意义.利用双平面镜折反射系统产生一个物体的五个视图.在透视图像上取五个点,其中一个点是真实物体上的点,另外四个点分别是四个虚拟物体上的点.这五个点构成一条二次曲线,该二次曲线是一个空间圆的像.通过分析这五个点的几何关系,提出两种线性方法,对该折反射摄像机进行标定.这两种标定方法如下:根据配极原则及射影不变性,利用五个对应点,可求解圆心的像.利用圆心的像,获取像平面上的一条消失线.消失线与圆像的交即为两个圆环点的像.在获得圆心的像的基础上,结合对拓像点的定义及射影不变性,在像平面上两对对拓像点可以被确定.这两对对拓像点是空间中一个矩形的四个顶点的像.并且该矩形的两组对边分别与圆的一对共轭直径平行.由共轭直径的性质,在像平面上可以获取一对正交消失点.在仿真实验中,通过对噪声敏感性的测试可以验证本文的算法具有较高的标定精度.而在真实实验中通过五个侧影轮廓对物体进行三维重构,并且从三维重构的结果可以看出所提方法是可行和有效的。
【学位授予单位】:云南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP391.41;TN948.41
【图文】:
2.1针孔摄像机模型f36,37#逡逑针孔成像模型把三维空间点投影到二维成像平面,因此摄像机的成像过程可逡逑以用针孔成像模型来说明.图2.1即为针孔成像模型:连接空间点M及投影中心逡逑0。的直线与平面,的交点m为点M的像点.;r为二维成像平面.摄像机光心0。逡逑即为投影中心,过光心作垂直于平面/的射线,垂足p为摄像机主点,光心0。到逡逑平面/的距离为/,称/为摄像机的焦距[36_37].逡逑yc逡逑Zw逡逑^邋Xw逡逑U逦0c逡逑7邋ZC邋\^C逡逑Zc逡逑图2.1:针孔摄像机投影模型逡逑若要对摄像机的投影过程进行建模,则需要表示出空间点和图像点的坐标,逡逑因此,需要建立相应坐标系来表示空间点和图像点的坐标.在像平面/上,以主点逡逑p为坐标系原点,水平线为x轴,以过主点p且垂直于x轴的直线为y轴,建立图逡逑5逡逑
图2.2:圆的一对共辄直径逡逑
图3.1:邋(a)摄像机和空间点在平面镜中的反射[35],(b)两个轮廓的公切线[35]逡逑平面镜成像有如下特点:成正立等大的虚像,物体点与其反射点的连线垂直逡逑于平面镜,物体点到平面镜的距离与其像点到平面镜的距离相等.如图3.1邋(a),逡逑根据平面镜成像的特点,如果在平面镜巧的一侧放置一个真实摄像机,那么平面逡逑镜巧的另一侧会出现一个虚拟摄像机.C。表示真实摄像机的光心,C,表示虚拟摄逡逑像机的光心,真实摄像机对应的像平面为并且虚拟摄像机对应的像平面为逡逑[35].同理,如果在平面镜rr,的一侧放置一个物体(M表示这个物体上的一个点),逡逑那么平面镜n,的另一侧会出现这个物体的反射(M,表示物体点在平面镜中的反射逡逑点)[35].点1^在真实摄像机下的投影为点,点M在真实摄像机下的投影为逡逑12逡逑
本文编号:2789716
【学位授予单位】:云南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP391.41;TN948.41
【图文】:
2.1针孔摄像机模型f36,37#逡逑针孔成像模型把三维空间点投影到二维成像平面,因此摄像机的成像过程可逡逑以用针孔成像模型来说明.图2.1即为针孔成像模型:连接空间点M及投影中心逡逑0。的直线与平面,的交点m为点M的像点.;r为二维成像平面.摄像机光心0。逡逑即为投影中心,过光心作垂直于平面/的射线,垂足p为摄像机主点,光心0。到逡逑平面/的距离为/,称/为摄像机的焦距[36_37].逡逑yc逡逑Zw逡逑^邋Xw逡逑U逦0c逡逑7邋ZC邋\^C逡逑Zc逡逑图2.1:针孔摄像机投影模型逡逑若要对摄像机的投影过程进行建模,则需要表示出空间点和图像点的坐标,逡逑因此,需要建立相应坐标系来表示空间点和图像点的坐标.在像平面/上,以主点逡逑p为坐标系原点,水平线为x轴,以过主点p且垂直于x轴的直线为y轴,建立图逡逑5逡逑
图2.2:圆的一对共辄直径逡逑
图3.1:邋(a)摄像机和空间点在平面镜中的反射[35],(b)两个轮廓的公切线[35]逡逑平面镜成像有如下特点:成正立等大的虚像,物体点与其反射点的连线垂直逡逑于平面镜,物体点到平面镜的距离与其像点到平面镜的距离相等.如图3.1邋(a),逡逑根据平面镜成像的特点,如果在平面镜巧的一侧放置一个真实摄像机,那么平面逡逑镜巧的另一侧会出现一个虚拟摄像机.C。表示真实摄像机的光心,C,表示虚拟摄逡逑像机的光心,真实摄像机对应的像平面为并且虚拟摄像机对应的像平面为逡逑[35].同理,如果在平面镜rr,的一侧放置一个物体(M表示这个物体上的一个点),逡逑那么平面镜n,的另一侧会出现这个物体的反射(M,表示物体点在平面镜中的反射逡逑点)[35].点1^在真实摄像机下的投影为点,点M在真实摄像机下的投影为逡逑12逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 吴福朝,王光辉,胡占义;由矩形确定摄像机内参数与位置的线性方法[J];软件学报;2003年03期
本文编号:2789716
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