读书笔记：亚像素图像处理、视觉测量常用坐标系

《视觉测量原理与方法》P9：

亚像素图像处理：质心法、基于灰度相关匹配法、基于边缘拟合法。能够稳定实现0.01像素的细分精度。

1、质心法：用图像特征区域的质心作为特征点。

65页还提供了2种质心法：

阈值质心法： ，T为灰度阈值

平方加权质心法：

2、 基于灰度相关匹配：已知图像特征模板像素灰度M和待处理的图像像素灰度I作相关运算。抗干扰能力和精度都比较好，计算量大，需采用金字塔。

3、基于边缘的拟合法：采用边缘提取算法提取特征点的图像边缘，并跟踪边缘曲线，用曲线拟合得到特征点的位置坐标。对图像质量和场景有严格要求，边缘提取要求图像有足够的对比度和很好的信噪比，边缘跟踪需要场景模式尽量简单，算法稳健。比质心法和相关匹配法抗干扰性较差，只能用在图像质量理想且编码模式简单的场合。

视觉测量常用坐标系：

常用坐标系：

1、图像坐标系：图像平面上，分为像素坐标系和像面坐标系。

      像素坐标系：原点-图像左上角，坐标单位-像素，像素点坐标（u，v）-该像素点在图像的行数和列数；

     像面坐标系：原点-光轴与像平面的交点，坐标单位-公制（如mm），x轴和y轴与图像像素坐标系的u，v平行。

2、摄像机坐标系（内部方位）：固定在摄像机上，原点-光心，坐标轴-传感器的两个轴向，x和y轴与图像坐标系x和y轴平行，z轴与摄像机光轴重合，垂直于图像平面。

3、世界坐标系（外部方位）：独立于摄像机坐标系。根据环境场景和对象条件自行定义，用来描述环境中物体位置。

4、物体坐标系：世界坐标系中，为物体建立的子坐标系。

转换关系

1、图像坐标——>摄像机坐标系下的空间三维坐标

，c是摄像机有效焦距。

2、空间物点P在摄像机坐标系下的坐标，转换为世界坐标系下

可描述为一个3*3的旋转矩阵R和一个3*1的平移矩阵T，

3、由1和2推出图像坐标系与世界坐标系之间的关系：M1是内参矩阵（由摄像机光心坐标u，v和焦距c决定），M2是外参矩阵是摄像机相对世界坐标系的转换（由旋转矩阵R和平移矩阵T决定）