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《[推薦]數(shù)模優(yōu)秀論文》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、數(shù)碼相機(jī)定位模型摘要本文是一個(gè)圖像智能識(shí)別問題,通過連續(xù)問題計(jì)算機(jī)離散求解的思想,空間坐標(biāo)變換以及I員I心搜索算法,給出了數(shù)碼相機(jī)定位的基木原理,建立了物體與像的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即由實(shí)際給出參數(shù)可以計(jì)算像的坐標(biāo),同時(shí)由兩臺(tái)相機(jī)屮像的坐標(biāo)可以唯一確定物體位置,完成系統(tǒng)標(biāo)定。問題一:數(shù)碼相機(jī)定標(biāo)是影響系統(tǒng)定位精度的關(guān)鍵因素之一,如何提高定標(biāo)精度對(duì)于提高整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量精度至關(guān)重要,從基于相機(jī)木身的內(nèi)、外部參數(shù)和像在像平面上的位置關(guān)系這兩個(gè)不同角度,我們分別建立了三個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解:基丁針孔模型的畸變模型、切線模型和
2、橢圓模型,并分別給岀了各自的算法。問題二:根據(jù)問題一中的切線模型和橢圓模型,在以相機(jī)的光心為原點(diǎn)的像平面上,Z軸的正方向我們規(guī)定為:由光心指向外焦點(diǎn),以像素為基本單位,得出:表1切線法與橢圓法得出的各圓心的像坐標(biāo)八、、切線法橢圓法A(-189,-192,-1577)(-189,-194.5,-1577)B(-87,-186,-1577)(-89.5,-187.5,-1577)C(129,-169,-1577)(128,-171,-1577)I)(70,120,-1577)(70.5,119,-1577)E(-
3、226,119,-1577)(-227.5,117.5,-1577)問題三:表2精度與穩(wěn)定度分析a/5'2針孔模型的檢驗(yàn)方法9.85923321.3116畸變模型的檢驗(yàn)方法8.96529610.71871畸變模型的方法檢驗(yàn)的穩(wěn)定度和精度都要比針孔模型的方法要好。我們根據(jù)圖像上的特征點(diǎn),分別求出了每個(gè)模型的內(nèi)外參數(shù),利用理想的針孔模型進(jìn)行檢驗(yàn),計(jì)算比較簡(jiǎn)單,但精度不夠?;卺樋啄P偷幕兡P碗m然能夠較好的處理鏡頭畸變問題,畸變模型定標(biāo),是先線性求解部分參數(shù),然后考慮畸變引入一階徑向畸變系數(shù),避免了非線性優(yōu)化,能
4、夠較為準(zhǔn)確的描述成像幾何關(guān)系,但是模型計(jì)算比較繁瑣。橢圓模型是將圖像進(jìn)行近似化處理,畸變是影響精度的主要因素,基于圖像木身的切線模型,精度及穩(wěn)定性相對(duì)較好。問題四:實(shí)質(zhì)是兩臺(tái)相機(jī)坐標(biāo)系的變換問題,我們建立了目標(biāo)模型,根據(jù)雙目定位,即可確定兩臺(tái)相機(jī)相對(duì)位置。相機(jī)相對(duì)位置可以通過如下轉(zhuǎn)換得出:—R’Rn(牝,兒,乙)為相機(jī)的光心坐標(biāo)系,為旋轉(zhuǎn)矩陣,T為平移向量)關(guān)鍵詞針孔模型畸變模型系統(tǒng)標(biāo)定雙目定位一、問題重述數(shù)碼相機(jī)定位在交通監(jiān)管(電子警察)等方面有廣泛的應(yīng)用。所謂數(shù)碼相機(jī)定位是指用數(shù)碼和機(jī)攝制物體的和片確定物
5、體表面某些特征點(diǎn)的位置。最常用的定位方法是雙目定位,即用兩部相機(jī)來(lái)定位。對(duì)物體上一個(gè)特征點(diǎn),用兩部固定于不同位置的相機(jī)攝得物體的像,分別獲得該點(diǎn)在兩部相機(jī)像平面上的坐標(biāo)。只要知道兩部相機(jī)精確的相對(duì)位置,就可用幾何的方法得到該特征點(diǎn)在固定一部相機(jī)的坐標(biāo)系中的坐標(biāo),即確定了特征點(diǎn)的位置。于是對(duì)雙目定位,糟確地確定兩部相機(jī)的相對(duì)位置就是關(guān)鍵,這一過程稱為系統(tǒng)標(biāo)定。標(biāo)定的一種做法是:在一塊平板上畫若干個(gè)點(diǎn),同時(shí)用這兩部相機(jī)照相,分別得到這些點(diǎn)在它們像平面上的像點(diǎn),利用這兩組像點(diǎn)的兒何關(guān)系就可以得到這兩部相機(jī)的相對(duì)位置
6、。然而,無(wú)論在物平面或像平面上我們都無(wú)法直接得到?jīng)]有幾何尺寸的“點(diǎn)”。實(shí)際的做法是在物平面上畫若干個(gè)圓(稱為靶標(biāo)),它們的圓心就是幾何的點(diǎn)了。而它們的像一般會(huì)變形,如圖1所示,所以必須從靶標(biāo)上的這些圓的像中把圓心的像精確地找到,標(biāo)定就可實(shí)現(xiàn)。圖1靶標(biāo)上圓的像有人設(shè)計(jì)靶標(biāo)如下,取1個(gè)邊氏為lOOnun的正方形,分別以四個(gè)頂點(diǎn)(對(duì)應(yīng)為A、C、D、E)為圓心,12mm為半徑作圓。以AC邊上距離A點(diǎn)30mm處的B為圓心,12mm為半徑作圓,如圖2所示。圖2靶標(biāo)示意圖用一位置固定的數(shù)碼相機(jī)攝得其像,如圖3所示。圖3靶標(biāo)
7、的像請(qǐng)你們:(1)建立數(shù)學(xué)模型和算法以確定靶標(biāo)上[員I的I員I心在該相機(jī)像平面的像坐標(biāo),這里坐標(biāo)系原點(diǎn)取在該相機(jī)的光心,x?y平而平行丁?像平而;(2)對(duì)由圖2、圖3分別給出的靶標(biāo)及英像,計(jì)算靶標(biāo)上圓的圓心在像平而上的像坐標(biāo),該相機(jī)的像距(即焦點(diǎn)到像平面的距離)是1577個(gè)像素單位(1毫米約為3.78個(gè)像素單位),相機(jī)分辨率為1024X768;(3)設(shè)計(jì)一種方法檢驗(yàn)?zāi)銈兊哪P停?duì)方法的精度和穩(wěn)定性進(jìn)行討論;(4)建立用此靶標(biāo)給出兩部固定相機(jī)相對(duì)位置的數(shù)學(xué)模型和方法。二、模型的基本假設(shè)與名詞符號(hào)說明(一)模型
8、的基本假設(shè)1)假設(shè)在肉眼分辨率下,物點(diǎn)在像平面上所成的投影依然為點(diǎn),而不是彌散圓;2)假設(shè)在針孔模型下的相機(jī)標(biāo)定不考慮鏡頭畸變;3)相機(jī)相面上的實(shí)際成像與理想成像之間存在光學(xué)畸變誤差,主要的畸變誤茅類型包括徑向畸變和切向畸變,我們只考慮一階徑向畸變。(二)名詞解釋1)數(shù)碼相機(jī)定位:指用數(shù)碼相機(jī)攝制物體的相片確定物體表面某些特征點(diǎn)的位置;2)雙目定位:是最常用的一種用兩部相機(jī)來(lái)確定物體位置的定位方法;