如何根据相机的参数知道摄像机的内参数矩阵
转载 2013 年 11 月 19 日 16:08:34
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摄像机的透视投影模型(即针孔成像模型):
设 OXYZ 为世界坐标系,uv 为以像素为单位的图像坐标系。如果物点 P 在
世界坐标系下的坐标为(X,Y,Z),对应的图像点 p 在图像坐标系的坐标为(u,v),
可以有:
在该式中,fu、fv、u0、v0 只与摄像机内部参数有关,故称矩阵 M1 为内参数
矩阵。
其中 fu = f/dX ,fv = f/dY ,分别称为 u 轴和 v 轴上的归一化焦距;f 是相机
的焦距,dX 和 dY 分别表示传感器 u 轴和 v 轴上单位像素的尺寸大小。
u0 和 v0 则表示的是光学中心,即摄像机光轴与图像平面的交点,通常位于
图像中心处,故其值常取分辨率的一半。
现以 NiKon D700 相机为例进行求解其内参数矩阵:
就算大家身边没有这款相机也无所谓,可以在网上百度一下,很方便的就知道其
一些参数——
焦距 f = 35mm 最高分辨率:4256×2832 传感器尺寸:
36.0×23.9 mm
根据以上定义可以有:
u0 = 4256/2 = 2128 v0 = 2832/2 = 1416 dx = 36.0/4256 dy =
23.9/2832
fu = f/dx = 4137.8 fv = f/dy = 4147.3
该模型中其他一些参数的含义解释:
为投影深度,其几何意义是目标点 P 在摄像机坐标系中坐标的 Z 分量,一般情
况下,该值令为 1.
R,t 则构成了摄像机的外参数矩阵,分别称为旋转矩阵和平移矩阵。R 是一个
3X3 的矩阵,t 则是一个 3X1 的矩阵。R 可以使用四元素法表示也可以使用欧拉
角表示,各有各的好处。
摄像机的仿真,可以简单的认为是对内外参数的仿真。只要理解了以上模型中各
个量的含义,就可以很容易的模拟一个摄像机。
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