三维激光扫描仪：图像坐标系与摄像机定标解析

"图像坐标系、摄像机坐标系与世界坐标系是三维视觉系统中的基础概念。在三维激光扫描仪的工作中，理解这三个坐标系的关系至关重要。图像坐标系以像素为单位，描述了图像中每个像素的位置，而摄像机坐标系则是以物理单位表示图像中点的实际位置。世界坐标系则是一个全局参考框架，用于描述现实世界中物体的定位。 结构光测距技术是三维激光扫描仪的核心，它通过投射特定形状的光（如线状、点状或网状）到物体表面，然后通过摄像机捕捉条纹图案来获取物体的深度信息。这种技术适用于反射良好的室内环境，因为它可以提供高精度和快速的扫描速度。 线性模型摄像机定标是理解从图像到三维重建的关键步骤。在这个过程中，摄像机的内在参数，如焦距、主点位置等，需要通过定标过程来确定。线性模型，即针孔模型，简化了光学成像的几何关系，将图像坐标系与摄像机坐标系关联起来。在针孔模型中，每个图像点可以映射到一个对应的三维空间点。 为了将图像坐标转换到摄像机坐标，通常需要进行归一化处理，将像素坐标转化为物理距离。然后，通过摄像机内参矩阵，可以进一步将摄像机坐标转换为世界坐标。这个过程涉及到了透视变换和逆投影，确保了从二维图像恢复三维空间信息的准确性。 在三维激光扫描仪的实际应用中，物体旋转并配合激光光源的移动，可以获取物体表面的完整深度信息。通过连续的图像帧，可以重建物体的三维模型。对于每个扫描点，不仅需要知道它的二维图像坐标，还需要计算其在世界坐标系中的三维坐标，从而实现对物体的精确三维重建。 图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系是三维视觉技术中的基础概念，它们之间的转换关系以及如何利用结构光测距和摄像机定标来获取和重建三维信息，是理解三维激光扫描仪工作原理的关键。"