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AOI機(jī)器視覺行業(yè)先行者

【機(jī)器視覺系統(tǒng)】機(jī)器視覺模型——投影矩陣

發(fā)布時(shí)間:2022-05-05瀏覽量:3320作者:康耐德

 1 概述

  機(jī)器視覺就是用機(jī)器代替人眼和人腦來做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺系統(tǒng)工作的基本過程是獲取目標(biāo)的圖像后,對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別、特征提取、分類、數(shù)學(xué)運(yùn)算等分析操作,并根據(jù)圖像的分析計(jì)算結(jié)果,來對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行控制或決策的過程。

  在很多機(jī)器視覺應(yīng)用中,都需要用到機(jī)器視覺測(cè)量,即根據(jù)目標(biāo)的圖像,來得到目標(biāo)在實(shí)際空間中的物理位置,最典型的如行走機(jī)器人、SLAM等。

  要根據(jù)圖像中的目標(biāo)像素位置,得到目標(biāo)的物理空間位置,我們需要首先有一個(gè)圖像像素坐標(biāo)與物理空間坐標(biāo)的映射關(guān)系,也就是將光學(xué)成像過程抽象為一個(gè)數(shù)學(xué)公式,這種能夠表達(dá)空間位置如何映射到圖像像素位置的數(shù)學(xué)公式,就是所說的機(jī)器視覺成像模型,本文即討論這種模型的機(jī)理。


  2 小孔成像

  機(jī)器視覺成像采用小孔成像模型,如下圖所示

20200512221647749.png

  再次簡(jiǎn)化為下圖

20200512214121864.png

  圖中X XX是一個(gè)空間點(diǎn),x xx為該空間點(diǎn)在圖像中的成像點(diǎn),C CC為鏡頭光心(camera centre),從圖中可看到,C CC、x xx、X XX三個(gè)點(diǎn)是共線的。

  光心C CC距離成像面(image plane)的距離即焦距f ff。

  后面的各個(gè)坐標(biāo)系及其相互關(guān)系都是基于這個(gè)小孔成像模型推出。


  3 坐標(biāo)系

  說到機(jī)器視覺測(cè)量模型,就少不了先要了解整個(gè)模型中涉及的幾個(gè)坐標(biāo)系。

  3.1 像素坐標(biāo)系uov

  即圖像中各像素點(diǎn)坐在的坐標(biāo)系,如下圖所示uov。

20200512192709986.png

  這個(gè)坐標(biāo)系是一個(gè)二維坐標(biāo)系,橫坐標(biāo)為圖像寬度方向,縱坐標(biāo)為圖像高度方向,原點(diǎn)位于左上角,坐標(biāo)軸單位為像素,與圖像的像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)。




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