基于兩步法的數(shù)碼相機定位-免費閱讀
【正文】 if (x1x0)^2+(y1y0)^2100 X=[X,x0]。 k1=x(num*6+1)% 顯示結(jié)果 k2=x(num*6+2)A=[x(num*6+3) x(num*6+4) x(num*6+5)。,39。 XY(2,:)./XY(3,:)。 TL=s*inv(A)*H(3,:,flag)39。)+1/norm(inv(A)*H(2,:,flag)39。 alpha_v=sqrt(s*b(1)/(b(1)*b(3)b(2)^2))。*V。 end H=jiandan(x,y,u)%調(diào)用簡單模型求解初值 V=[]。 %m=[u,v]39。 m5(:,7:8)]。 m3(:,7:8)]。 m1(:,7:8)]。m5(:,7:8)]。m3(:,7:8)]。m1(:,7:8)]。)。m3=imread(39。39。end兩步法求解像坐標源程序3%兩步法求解像坐標%讀入數(shù)據(jù)并整理成可處理的形式%M為靶標數(shù)據(jù)%m為靶標的像數(shù)據(jù)%求解焦距function f=ff(h1,h2,v)n=length(h2)。%給像距賦初值h1=24。%輸出圖像 subplot(1,2,2) imshow(G)。I=I(1:768,1:1024)。2） 矩陣的求解將矩陣代入式，給定多于兩個空間點的左右像面坐標值，并利用兩臺攝相機之間的先驗知識來判斷的符號，就可線性求得矩陣。將這點坐標都轉(zhuǎn)換到左相機坐標系下，由四點共面條件可得： 令 將個空間點的左右象點的象面坐標值代入式可得 其中 由于旋轉(zhuǎn)矩陣為正交矩陣，所以式是一個含有個未知數(shù)的非線性齊次方程組。優(yōu)化模型的目的是為了求精、同模型式定義。為了提高穩(wěn)定性，優(yōu)化計算求精初值。另一方面根據(jù)Canny算子邊緣檢測源程序，提取出靶標上圓的圓心在像平面上的像坐標，兩種結(jié)果對比如圖6所示。 Canny邊緣檢測基本原理Canny邊緣檢測器是高斯函數(shù)的一階導數(shù)，是對信噪比與定位之乘積的最優(yōu)化逼近算子。圖4 Matlab中的靶標中圓及其像然后借助像坐標求取的源程序3（見附錄），求出靶標上圓的圓心在像平面上的像坐標。設(shè)理想成像點的物理坐標為，畸變后的物理坐標為，理想成像點的物理坐標與對應(yīng)的世界坐標點有如下關(guān)系： 其中為相機焦距，分別是物距和相距，像素點大?。╩m/像素）。四、 確定像坐標模型的建立和求解 數(shù)碼照相機模型如圖3所示：在模板平面上，先分別以兩條正交的直線為軸，并按右手定則建立全局坐標系；然后以數(shù)碼照相機透視中心為坐標原點，并使其軸和軸分別平行于像面坐標系的軸和軸，且方向相同，軸為數(shù)碼照相機鏡頭的主光軸，按右手定則建立數(shù)碼照相機坐標系；再以像平面上像素坐標值的點為坐標原點，以水平像元陣列方向為方向，以垂直像元陣列方向為方向，建立像素平面坐標系；最后以主光軸與像平面的交點為坐標原點，并使坐標軸分別平行于像素坐標系的坐標軸來建立物理坐標系。二、 模型假設(shè)及符號說明 模型假設(shè)：1）假設(shè)相機坐標平面與成像坐標平面平行；2）假設(shè)相機坐標系原點在成像平面的投影是像坐標的原點；3）假設(shè)噪聲對相機成像無影響； 主要符號說明：1）：全局坐標系；2）：像素坐標系；3）：物理坐標系；4）：數(shù)碼照相機坐標系；5）：理想坐標點在x軸上的畸變量；6）：理想坐標點在y軸上的畸變量；7）：相機的焦距；注：其它所有符號在文中引用處有詳細說明。對物體上一個特征點，用兩部固定于不同位置的相機攝得物體的像，分別獲得該點在兩部相機像平面上的坐標。Ｕ坐標的平均誤差：，Ｖ坐標的平均誤差： 平均誤差：最大誤差點為C點，最小誤差點為A點。基于兩步法的數(shù)碼相機定位摘要數(shù)碼相機定位在機器自動裝配系統(tǒng)、工業(yè)視覺檢測與識別、三維重建、機器人視覺導航、運動分析、海上目標跟蹤、交通監(jiān)管（電子警察）等諸多領(lǐng)域中得到了運用。根據(jù)表1的數(shù)據(jù)證明了兩步法確定像坐標的模型具有一定的可靠性和實用性。只要知道兩部相機精確的相對位置，就可用幾何的方法得到該特征點在固定一部相機的坐標系中的坐標，即確定了特征點的位置。三、 問題的分析通常，為了通過物坐標求取像坐標，需知道相機的內(nèi)外參數(shù)，求取內(nèi)外參數(shù)的過程本質(zhì)就是相機的標定。模板平面上的理想成像點為，而實際透視畸變后的成像點為。由文獻[3]，可建立如下總像差模型： 為徑向畸變系數(shù)，為切向畸變系數(shù)。其計算過程如下：第一步：按照光學透鏡原理（如圖5）及相似三角形性質(zhì)有，圖5 透鏡成像原理得到、。它能排除低概率的錯標非邊緣點和低概率不標真實邊緣點，使檢測出來的邊緣點為盡可能地靠近真實邊緣中心的單值點。表4 兩種算法所得像坐標結(jié)果對比（單位：像素）圓形標號Canny算子中心定位法兩步法確定像坐標法誤差(%)Ｕ坐標Ｖ坐標Ｕ坐標Ｖ坐標Ｕ坐標Ｖ坐標ABCDE注：物坐標原點和像坐標系原點都在圖片的幾何中心。在計算內(nèi)外參數(shù)過程中，雖可求出但，不一定正交，實際上這樣計算出的旋轉(zhuǎn)矩陣通常不滿足正交性，以下將進行初值的優(yōu)化計算。、為本文考慮的畸變系數(shù)，由于其一般很小，因此其初始值可置為。基于平行線消隱點理論的“兩步法”首先利用多于組平行線方向矢量的左右象面消隱點坐標，線性求解一個純旋轉(zhuǎn)關(guān)系的方程組，得到矩陣；然后將矩陣代入式，再利用多于兩個空間點的匹配坐標值及左右相機坐標系之間的先驗知識，可以線性求解矩陣[7]。
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