相机标定-坐标转换

1、相机标定的概念

在图像测量和机器视觉的应用中,为了确定空间物体某点的三维几何坐标与其在图像中对应点之间的相互关系,必须建立相机的几何模型,这些几何模型参数就是相机参数。在大多数情况下,这些参数必须通过计算实验与计算才能得到,这个求解参数的过程就叫做相机标定。

2、坐标系转换

(1)各个坐标系之间的总关系

相机标定-坐标转换_第1张图片

 

(2)像素坐标系(u,v)和相平面坐标系(x,y)之间的关系

像素坐标系和图像坐标系都在成像平面上,只是各自的原点和度量单位不一样。图像坐标系的原点为相机光轴与成像平面的交点,通常情况下是成像平面的中点或者叫principal point。图像坐标系的单位是mm,属于物理单位,而像素坐标系的单位是pixel,我们平常描述一个像素点都是几行几列。所以这二者之间的转换如下:其中dx和dy表示每一列和每一行分别代表多少mm,即1pixel=dx mm


 


 

(3)世界坐标系

以其为基准可以描述相机和待测物体之间的空间位置。

(4)相机坐标系

物体坐标系的例子如下图:

相机标定-坐标转换_第2张图片

(5)世界坐标系向相机坐标系转换

相机标定-坐标转换_第3张图片

从世界坐标系转换为相机坐标系的过程涉及到旋转矩阵和平移向量,绕着不同的坐标轴,旋转不同的角度,得到相应的旋转矩阵,如下图:

相机标定-坐标转换_第4张图片

从而得到世界坐标系向相机坐标系转换的具体过程如下:

相机标定-坐标转换_第5张图片

从相机坐标系到图像坐标系,属于透视投影关系,从3D转换到2D。

这里写图片描述

此时投影点p的单位还是mm,并不是pixel,需要进一步转换到像素坐标系。

那么通过上面四个坐标系的转换就可以得到一个点从世界坐标系如何转换到像素坐标系的:

这里写图片描述

由此关系得出,四个坐标系之间的关系如下图: 

这里写图片描述

原文:https://blog.csdn.net/chentravelling/article/details/53558096

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