摄像机标定与三维重建:从理论到实践

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"图像数字化-很详细的摄像机标定讲义-摄像机标定" 这篇讲义主要围绕图像数字化和摄像机标定展开,讲解了摄像机如何捕捉和处理图像,以及如何通过标定来校正成像误差。以下是详细的知识点解析: 1、图像数字化:图像数字化是将现实世界的连续图像转换为数字信号的过程。在这个过程中,图像被分割成像素网格,每个像素代表图像中的一小块区域。在齐次坐标形式中,一个点在图像坐标系中的坐标可以表示为 (u, v),而其对应的物理尺寸通常由像素尺寸(C和V)来描述。 2、Affine Transformation:仿射变换是一种保持平行线性质的几何变换,它在二维空间中可以将图像进行平移、旋转、缩放和剪切而不改变其形状。在摄像机标定中,仿射变换常用于初步校正图像的几何变形。 3、摄像机标定:摄像机标定是确定摄像机内参和外参的过程,内参包括焦距、主点坐标等,外参则涉及摄像机相对于世界坐标系的位置和姿态。标定的目的是消除由于镜头畸变等因素导致的图像失真,提高图像处理的精度。 4、传统标定方法:讲义提到了几种传统的标定方法,如Direct Linear Transformation (DLT) 方法、Rational Model (RAC) 方法和简易标定方法。这些方法通常需要使用已知几何形状的物体(如棋盘格)作为标定目标,通过计算图像上特征点与实际位置的关系来求解标定参数。 5、摄像机自标定:这是一种不需要外部标定对象的方法,通过分析图像序列中物体的运动来估计摄像机参数。这种方法适用于无法控制环境或难以获取标定靶的情况。 6、基于主动视觉的摄像机标定:这种方法利用摄像机自身的运动来获取标定信息,例如通过移动摄像机或改变视角,从而实现标定。 7、分层重建理论:在三维重建中,分层重建理论是指将复杂场景分解为多个层次,逐层进行重建,以提高精度和效率。 8、多视点几何:这是三维重建的核心理论,通过分析不同视点下的图像对应点,可以推算出空间点的三维坐标和摄像机之间的相对运动。 9、三维重建的关键步骤:主要包括图像对应点的确定、摄像机标定和摄像机运动参数的确定。这些步骤共同构建了从二维图像到三维空间的映射关系。 这份讲义深入浅出地介绍了摄像机标定和三维重建的基本概念、方法和技术,对于理解和实践计算机视觉中的图像处理和分析具有重要价值。