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相机标定之四个坐标系及其关系

机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。摄像头分为CCD、和CMOS两种。计算机视觉领域中常见的四个坐标系:像素坐标系、图像坐标系,相机坐标系,世界坐标系。
工具/原料

摄像头

方法/步骤
1

像素坐标系:如下图所示:像素坐标系u-v的原点为O0,横坐标u和纵坐标v分别是图像所在的行和列,在视觉处理库OpenCV中,u对应x,v对应y;

2

图像坐标系:图像坐标系x-y的原点是O1,为像素坐标系的中点,如图所示:假设(u0,v0)代表O1在u-v坐标系下的坐标,dx和dy分别表示每个像素在横轴x和纵轴y的物理尺寸;则图像坐标系和像素坐标系的关系如下:

3

假设物理坐标系中的单位为毫米,那么dx的单位为毫米/像素。那么x/dx的单位就是像素了,即和u的单位一样。为了方便,将上式写成矩阵形式:

4

相机坐标系:如图所示:O为摄像机光心,Zc为摄像机的光轴,和图像平面垂直;OO1为摄像机焦距;

5

相机坐标系与图像坐标系的关系:如图所示:

6

世界坐标系:世界坐标系是为了描述相机的位置而被引入的,任何维的旋转可以表示为坐标向量与合适的方阵的乘积。平移向量是第一个坐标原点与第二个坐标原点的偏移量;在世界坐标系下,有两个重要的参数:旋转矩阵R和平移向量T

注意事项
1

相机坐标系和世界坐标系的关系

2

注意旋转矩阵和平移向量的求解

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