折反射攝像機(jī)由于其具有視場大、結(jié)構(gòu)簡單和成本低等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于三維場景重建、視頻監(jiān)控和視覺導(dǎo)航等領(lǐng)域。本文主要研究了折反射攝像機(jī)的成像模型和誤差評價兩個方面。本文首先論述了折反射攝像機(jī)的成像結(jié)構(gòu)及現(xiàn)有的兩種成像模型,推導(dǎo)并給出了兩種成像模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。針對折反射成像系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)對稱特性,根據(jù)投影幾何理論,優(yōu)化折反射成像模型,提出了折反射圖像點與空間直線之間的經(jīng)緯儀成像模型,并證明了該模型與球面統(tǒng)一模型的等價性。本文選用雙曲面鏡折反射攝像機(jī)進(jìn)行實驗驗證,用Harris算法提取雙曲面折反射攝像機(jī)采集到的7張棋盤格圖像的角點坐標(biāo)。其次,通過球面統(tǒng)一模型標(biāo)定了該攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù),并根據(jù)等價性得到經(jīng)緯儀模型的內(nèi)參數(shù)。在經(jīng)緯儀模型下,可將折反射攝像機(jī)等價為傳統(tǒng)透射式攝像機(jī),采用傳統(tǒng)的EPNP算法計算外部參數(shù),最后,比較這兩種模型計算得到的反投影誤差。實驗結(jié)果表明:經(jīng)緯儀模型的反投影平均誤差比球面統(tǒng)一模型降低了0.05個像素,提升了攝像機(jī)的標(biāo)定精度。經(jīng)緯儀模型將球面統(tǒng)一模型的非線性投影轉(zhuǎn)換為等價形式的線性投影方式,可以更好的應(yīng)用現(xiàn)有的位姿估計算法獲得高精度的外參數(shù),為折反射攝像機(jī)的外參數(shù)計算開辟... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

拋物面鏡折反射相機(jī)投影示意圖

第2章折反射相機(jī)成像原理7222,,,,ppxpypzxyzrzrzrz"P(2-2)其中rx2y2z2。經(jīng)拋物面鏡反射后正交投影到z0平面，由于拋物線的特性，P經(jīng)過拋物線反射的光線均平行于z-軸，所以根據(jù)公式(2-2)可得經(jīng)過拋物面鏡反射投影在z0平面上的點坐標(biāo)為：22*,,,ppxpyqxyzrzrz(2-3)2.1.2雙曲面鏡折反射相機(jī)成像結(jié)構(gòu)雙曲面投影的過程為空間中的三維點P以雙曲面的第一個焦點為投影中心投影到雙曲面上，再將這個投影點與雙曲線的第二個焦點連線投影至圖像平面上。如圖2-2所示，P點首先投影在雙曲面上兩點P"，P""，然后經(jīng)過反射鏡反射與第二個焦點相連投影到圖像平面上的點Q",Q""。圖2-2雙曲面折反射相機(jī)投影示意假設(shè)雙曲面兩個焦點所在的對稱軸z-軸重合，設(shè)第一個焦點為坐標(biāo)系原點，第二個焦點在y-軸負(fù)半軸，且兩個焦點之間的距離為d，其正焦弦為4p，因此得出雙曲面鏡的平面方程為：2222,,1zdxySxyzabb(2-4)其中：

第2章折反射相機(jī)成像原理8221422adpp，222bpd4p2p(2-5)對于空間中的三維點,,TPxyz，投影到雙曲面上的點為,,,TpdSxyz，經(jīng)過反射鏡反射后，將,,,TpdSxyz和雙曲面第二個焦點連接的入射光線透視投影到z0平面，結(jié)果表示為：2222*,22222/42/4,,,44pdxdpdpydpdprxyzddrzrzdpdp(2-6)2.1.3橢圓面鏡折反射相機(jī)成像結(jié)構(gòu)橢圓面鏡的成像過程與雙曲面鏡相同。如圖2-3所示，P點首先投影在橢圓面上兩點P"，P""，然后經(jīng)過反射鏡反射與第二個焦點相連投影到圖像平面上的點Q",Q""。圖2-3橢圓面折反射相機(jī)投影模型假設(shè)橢圓面兩個焦點所在的對稱軸z-軸重合，設(shè)第一個焦點為坐標(biāo)系原點，第二個焦點在y-軸負(fù)半軸，且兩個焦點之間的距離為d，其正焦弦為4p，因此得出橢圓面鏡的平面方程為：2222,,1zdxySxyzabb(2-7)其中：221422adpp，bpd24p22p2(2-8)同理可得，對于空間中的的三維點,,TPxyz，其經(jīng)過橢圓面鏡反射投影在z0

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3631030