数码相机定位方案

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1、数码相机定位方案摘要本论文讨论的是数码相机的定位问题。对于问题一，首先根据照相机成像原理和相似三角形边与边之间的关系，确定了物平面上的任一点在像平面上的像坐标，在此基础上利用坐标变换，建立了一个从世界坐标系到像平面坐标系的定像坐标方法，定向坐标方程为=利用此方程可以求出空间任一点的像坐标。对于问题二，将图像分为5个部分，即相片上的5个图形，对每个部分逐一进行了图像分割处理，用图形所在像素点在像素坐标v,u方向上各自的坐标总和除以图形所占的像素点的总个数，就得到图形的几何中心的像素坐标。求得像平面中椭圆的几

2、何中心的像素坐标为A（189，323）B（196，422）C（213，639）D（502，582）E（501，284）将该数据代入问题一中的改进模型，可以求得相应的线性变换方程为X=0.7971x+0.0339y-0.1074Y=0.8013y+1.3535;（x,y,X,Y单位为mm）对于问题三，讨论模型的精度与稳定度，方法是利用第一问中坐标之间的线性关系求出一张新像，再把这张像和题目中给的像进行比较，若重合程度越高，则对应的精度越高，利用此检验模型求得图像的精度为96.2%。由于可用物体不同的几何形状

3、和物理位置的变化来判断图像稳定性，于是我们分别对靶标中的圆的半径和正方形的边长尺寸进行了改变，再用同样的检验模型得出了精确度为96.06%和95.58%，由此可见我们的检验模型具有较高的稳定性。对于问题四，我们利用双目成像和视差的原理，来求解两个相机的相对位置。根据式，获得物体在世界坐标系中的深度信息，再按公式求出，由与即可确定两台相机的相对位置。关键词：坐标变换定位方程图像分割与处理重合程度双目成像20一.问题提出1.背景情况在现代社会，随着科学技术的日异发展，数码相机定位在各行各业发挥了越来越重要的作

4、用。例如应用在“电子警察”、地质勘探、考古发掘、深度提取等方面。2.问题的重述所谓数码相机定位是指用数码相机摄制物体的相片确定物体表面某些特征点的位置。最常用的定位方法是双目定位，即用两部相机来定位。对物体上一个特征点，用两部固定于不同位置的相机摄得物体的像，分别获得该点在两部相机像平面上的坐标。只要知道两部相机精确的相对位置，就可用几何的方法得到该特征点在固定一部相机的坐标系中的坐标，即确定了特征点的位置。于是对双目定位，精确地确定两部相机的相对位置就是关键，这一过程称为系统标定。标定的一种做法是：在一

5、块平板上画若干个点，同时用这两部相机照相，分别得到这些点在它们像平面上的像点，利用这两组像点的几何关系就可以得到这两部相机的相对位置。然而，无论在物平面或像平面上我们都无法直接得到没有几何尺寸的“点”。实际的做法是在物平面上画若干个圆（称为靶标），它们的圆心就是几何的点了。而它们的像一般会变形，所以必须从靶标上的这些圆的像中把圆心的像精确地找到，标定就可实现。问题一建立数学模型和算法以确定靶标上圆的圆心在该相机像平面的像坐标,这里坐标系原点取在该相机的焦点，x-y平面平行于像平面；问题二对由图2、图3分别

6、给出的靶标及其像，计算靶标上圆的圆心在像平面上的像坐标,该相机的像距（即焦点到像平面的距离）是1577个像素单位(1毫米约为3.78个像素单位)，相机分辨率为1024×786；问题三设计一种方法检验你们的模型，并对方法的精度和稳定性进行讨论；问题四建立用此靶标给出两部固定相机相对位置的数学模型和方法。二.模型假设1.模型的假设（1）假设靶标平面和像平面是相互平行的平面；（2）假设相机镜头的各部分接受到的光强是一致的，清晰度是一致的；（3）假设双目成像中系统的基线为定值。20三.问题的分析1.问题1的分析1

7、.1照相机成像原理（见图1）ABCDEFHhS图1照相机的成像原理………………………………(1)式子中，表示物距，表示像距，表示靶标的物高，表示靶标的像高，表示照相机的焦距。根据上述成像原理，可以根据靶标的具体坐标值求出相应的像平面上的坐标值，并建立靶标与靶标的像之间的模型关系。1.2线性变换定位方程为了使模型更接近题目中的实际情况，依据坐标的空间变换（诸如平移，旋转）对原有的模型进行修正。2.问题2的分析2.1像平面读图利用Matlab中相应的读图程序，读出相应的像平面的图像信息。202.2像平面的图像

8、分析将图像分为5个部分，即相片上的5个图形，对每个部分逐一进行了图像分割处理，用图形所在像素点在像素坐标v,u方向上各自的坐标总和除以图形所占的像素点的总个数，就得到图形的几何中心的像素坐标。3.问题3的分析3.1关于相机定位精度和稳定性的要求由于相机在制造过程中，工艺制造系统的误差会造成相机在照相的过程当中出现找出的相片边缘变形及模糊，另外认为操作不当，也会造成相机定位的差别（即精确性）。而当相机使用的条件不同和使用时间变化