論文數(shù)碼相機的定位-在線瀏覽
2024-08-08 21:59本頁面
【正文】 一、 問題重述數(shù)碼相機定位在交通監(jiān)管（電子警察）等方面有廣泛的應(yīng)用。最常用的定位方法是雙目定位，即用兩部相機來定位。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。標定的一種做法是：在一塊平板上畫若干個點， 同時用這兩部相機照相，分別得到這些點在它們像平面上的像點，利用這兩組像點的幾何關(guān)系就可以得到這兩部相機的相對位置。實際的做法是在物平面上畫若干個圓（稱為靶標），它們的圓心就是幾何的點了。 有人設(shè)計靶標如下，取1個邊長為100mm的正方形，分別以四個頂點（對應(yīng)為A、C、D、E）為圓心，12mm為半徑作圓。圖 1 靶標示意圖用一位置固定的數(shù)碼相機攝得其像，如圖2所示。二、 問題分析數(shù)碼相機的定位是一個光學成像系統(tǒng)。為了使問題一更容易求解,我們建立了一個簡單的剖面圖,考慮靶標的像與靶標的平面圖,利用小孔成像原理和相似形等比的性質(zhì),可以確定靶標上圓的圓心在像平面中的象素坐標。另外，還對此單目視覺定位模型進行了精確度和穩(wěn)定性的測試，得到了很好的效果。問題二從給出的五個點的相關(guān)信息和數(shù)據(jù),還要依據(jù)靶標在像平面所成的像,將像首先初處理,采用邊緣化的方法,將像的邊緣變成一個亮點,其他點變成黑色的底片,進一步采用數(shù)學軟件,邊緣化后確定提取的邊緣點的像素坐標，與此同時用直方圖近似的求出每個像素點的像素點坐標,再求出每個區(qū)域的面積,用相同面積的圓近似代替每個圓的像，可以計算出近似圓半徑的值。問題三用問題二得出來的結(jié)果和問題一的模型,找出物平面上圓的圓心。問題四平行雙目視覺系統(tǒng)模型建立此靶標給出兩部固定相機相對位置。下面是一個簡單的分析示意圖。3. 數(shù)碼相機工作狀態(tài)正常,使用方法正確。五、模型的建立和求解根據(jù)題目及實際做法，標定的方法是在物平面上畫若干個圓（稱為靶標），它們的圓心就是幾何的點了。根據(jù)題意，建立空間直角坐標系，設(shè)靶標圓心為,對應(yīng)的相機像平面的像坐標為（靶標及像省略了圓形），依相似三角形等比關(guān)系圖4數(shù)碼相機成像簡圖 由 得到 (1)進一步分析，根據(jù)圖形及等比三角形成比例關(guān)系，得到如下式子：1） 2） (2)3） 這就確定靶標上圓的圓心在該相機像平面的像坐標 數(shù)碼相機的像是用像素來定義。將像素轉(zhuǎn)換成面積單位，確定靶標的像的近似半徑。 ， =, =, =, = (單位：) 、靶標上圓的圓心在像平面上的像坐標現(xiàn)有的一些邊緣化處理方法是對原始圖像的鄰域構(gòu)造邊緣對于數(shù)碼相機拍攝的數(shù)字圖像進行傳統(tǒng)定位,為了滿足圖像測量的快速準確性要求,先采用數(shù)學形態(tài)學方法對二維圖像處理,快速得到像素級的邊緣,得到的邊界的像素坐標(如圖4),用數(shù)學軟件MATLAB,導(dǎo)入圖象,橢圓擬合測出邊緣點的像素坐標(具體數(shù)據(jù)見附錄) 。先看成一個二維空間去研究。對原來的數(shù)據(jù)通過變換建立像素坐標,依據(jù)映射對應(yīng)的性質(zhì),兩條平行直線跟圓相切,找出像素坐標距離最大的兩個點,得出中點坐標即是所求像的圓心,用下列方法去求解: (4) 表 2 像平面上兩點的二維坐標圓 圓的像 像上兩個最遠點的像素坐標 A (231,191) (147,199) B (130,181) (51,203)C (91,165) (161,192)D (36, 125) (105,109)E (266,120) (191,102)表3 像平面上圓心的二維坐標 圓的像 像的圓心坐標 (189,195) (,192) (126,178,5) (,117) (,111)上面的坐標就是靶標上圓的圓心在像平面上的像坐標。 A(, , ), B( , , ),C(, , ),D(, , ),E(, , )圖7 像平面映射得到的物象的相對擺放模擬圖 驗證該模型的精度和穩(wěn)定性任意在五個點中選取不共線的三個點,作一個平面,求出平面的平面坐標用剩下的兩個點驗證是否在平面上,如果存在,擬合得很好,如果有一定的偏差,對圖象修復(fù),使另兩個圓也在這個平面上,并計算誤差的大小。還存在ABD,ABE,ACD,ACE,ADE,BCD,BCE,BDE,CDE九種情況。物平面上五點圓心，進行平面構(gòu)建，根據(jù)三點固定一平面，以下是通過ABE平面的構(gòu)建，可以得到新的 D和C點的坐標，這個坐標我們稱為D和C的修正坐標為:ABE平面=C（ , , ） D ( , , )由C,D兩點坐標可求出物體四邊的估算距離: 單位(像素)AB= AC= CD= DE= EA= BC=同理由其他三點組合能整理得下列數(shù)據(jù)：表4三點構(gòu)建的平面由平面獲得的修正坐標坐標修正后各邊長度ABBCAC
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