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          工業相機標定與自標定相關知識


          工業相機是機器視覺系統獲取圖像的關鍵部件,它將被處理目標物體的光形象轉換為視頻電信號,再將此信號A/D轉換并送到處理器后就可以處理、分析、識別該目標物體了。

           

          工業相機拍到的圖像中的每一點的亮度反映了空間物體表面某點反射光的強度,而該點在圖像上的位置于空間物體表面相應點的幾何位置有關,這些位置的相互關系,由工業相機成像幾何模型所決定,該幾何模型的參數稱為工業相機參數。這些參數必須由試驗和計算決定,試驗和計算的過程稱為工業相機標定。

           

          工業相機的標定過程就是確定其幾何和光學參數,以及工業相機相對于世界坐標系的方位。由于標定精度的大小,直接影響著機器視覺的精度。因此,只有做好了相機標定工作,后續工作才能正常展開,可以說,提高標定精度也是當前機器視覺科研工作的重要方面之一。

           

          工業相機模型是光學成像幾何關系的簡化,最簡單的模型是線性模型,或稱針孔模型(pinholemodel)。當計算精度要求較高,尤其是當工業相機的鏡頭是廣角鏡頭時,線性模型不能準確的描述相機的成像幾何關系,所以要用非線性模型。

           

          相機標定還與機器視覺系統的任務有關,在立體視覺中,一般需要使用兩個或更多的工業相機,所以,還需要知道各個工業相機之間的幾何關系。另外還有handeyecalibration等。

           

          一般的相機標定方法都需要在相機前放一個已知形狀與尺寸的物體,稱為標定物或標定參照物(referenceobject)。由于,在某些視覺系統中(如機器人視覺系統,主動視覺系統等),需要經常改變工業相機的位置或調整相機光學系統(如光圈與焦距),因此,在每次調整后,都需要做相機標定。在這種情況下,在相機工作環境中放一個標定板常常是不現實的,而相機自標定是指不需要使用標定物的定標方法。

           

          工業相機自標定相對于傳統方法有更好的靈活性和實用性,通過多年的不懈努力,理論上的問題已基本解決,目前研究的重點是如何提高標定算法的魯棒性以及如何很好地用這些理論來解決實際視覺問題。為了提高魯棒性,在實際應用中建議更多的使用分層逐步自標定方法,并應對自標定的結果進行線性優化。線性工業相機的標定涉及到三個坐標系:圖像坐標系、相機坐標系和世界坐標系。

          東莞市富愛其自動化科技有限公司是專業的工業相機供應商,提供工業相機選型及全面技術支持,USB工業相機,1394工業相機,GigE工業相機,cameralink工業相機等備有大量現貨,歡迎查詢選型。

           

          圖像坐標系

          工業相機采集的圖像以標準電視信號的形式經高速圖像采集系統轉換為數字圖像,并輸入計算機。每幅數字圖像在計算機內為M*N數組,MN列的圖像中的每一個元素(稱為像素,pixel)的數值即是圖像點的亮度(或稱灰度)。在圖像上定義直角坐標系u,v,每個像素的坐標(u,v)分別以該像素為單位的圖像坐標系坐標。由于(u,v)只表示像素位于數組中的列數和行數,并沒有用物理單。

           

          工業相機坐標系

          工業相機坐標系的原點為攝像機光心,x軸與y軸與圖像的X,Y軸平行,z軸為攝像機光軸,它與圖像平面垂直。光軸與圖像平面的交點,即為圖像坐標系的原點,構成的直角坐標系稱為攝像機坐標系。

           

          世界坐標系

          由于工業相機可安放在環境中的任意位置,在環境中選擇一個基準坐標系來描述工業相機的位置,并用它描述環境中任何物體的位置,該坐標系稱為世界坐標系。相機坐標系與世界坐標系之間的關系可以用旋轉矩陣與平移向量來描述。

           

           

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