双目定位

双目测距的模型

双目立体成像的实现是基于视差的原理,其模型如图所示,该模型是基于一套无畸变、对准、已测量好的完美标准立体实验台的数学模型。两台摄像机的像平面精确位于同一平面上,光轴严格平行,距离一定,焦距相同fx=fy,并且左主点和右主点已经过校准。即主点在左右图像上具有相同的像素坐标。通常主点和图像中心是不同的,主点是主光线与像平面的交点,该交点在镜头的光轴上。由于像平面很少与镜头完全的重叠,因此图像中心也几乎不会和像主点重合。

模型中的两幅图像是行对准的,行对准是指两图像在同一个平面上,并且每一行是严格对齐的(具有相同的方向和Y坐标)假设物理世界中的点P在图像上的成像点为pl和pr,相应的横坐标分别为xl和xr。

双目定位_第1张图片

xl和xr分别表示点在左右成像仪上的水平位置,深度与视差成反比关系。视差定义为d=xr-xl。利用相似三角形可以推导出深度Z值。


深度与视差成反比,两者是明显的非线性关系,当视差接近0时,微小的视差变化会导致很大的深度变化;当视差较大时,微小的视差变化几乎不会引起深度多大的变化。因此,立体视觉系统仅仅对于物体与摄像机相距较近时具有较高的深度精度。

通过双目视觉的原理图和三角测量的公式,如果能够求出视差的大小,就可以得出观测点的深度信息。然而,上述公式的成立是在满足理想模型的情况下才成立的。真实世界中,摄像机几乎不可能会想图中现实的那样的严格的前向平行对准。因此,需要通过数学方法计算投影图和畸变图,从而将左右图像校正成为前向平行对准。在设计立体实验台的时候,可以近似地将摄像机放置成前向对准,并尽量让摄像机水平对准。这种实际的对准可以使得数学变换更易处理。如果摄像机没有尽可能对准,那么数学转换的结果会导致很大的图像畸变,而且也会减小甚至消除结果图像的立体重叠区域。双目定位_第2张图片双目定位_第3张图片

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