2018-05-29针孔相机的模型(ピンホールカメラ)

三维世界中的物体,经过相机成像系统,变成二维图像过程如下所示。


世界坐标系:就是物体在真实世界中的坐标,比如黑白棋盘格的世界坐标系原点定在第一个棋盘格的顶点,Xw,Yw,Zw互相垂直,Zw方向就是垂直于棋盘格面板的方向。可见世界坐标系是随着物体的大小和位置变化的,单位是长度单位。只要棋盘格的大小决定了,无论板子怎么动,棋盘格角点坐标一般就不再变动(因为是相对于世界坐标系原点的位置不变),且认为是Zw=0.

相机坐标系:以光心为相机坐标系的原点,以平行于图像的x和y方向为Xc轴和Yc轴,Zc轴和光轴平行,Xc,Yc,Zc互相垂直,单位是长度单位。

图像物理坐标系:以主光轴和图像平面交点为坐标原点,x和y方向如图所示,单位是长度单位。

图像像素坐标系:以图像的顶点为坐标原点,u和v方向平行于x和y方向,单位是以像素计。

从世界坐标系到图像坐标系

的转换过程如下:世界坐标系通过外参矩阵转换到相机坐标系,相机坐标系通过内参矩阵转换到图像像素坐标系(这一步是通过两步完成的,一,相机坐标系通过焦距对角矩阵和畸变系数转换到图像物理坐标系,二图像物理坐标系通过像素转换矩阵转换到像素坐标系中)。转换过程和公式如下(将在接下来的文章里详细说明):

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