VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014
МЕТОДИКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ КАМЕРЫ ПО КАЛИБРОВОЧНОЙ СХЕМЕ
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Цель работы – определить величину фокусного расстояния (измеренного в пикселях) по информации о координатах точек калибровочной системы координат и в координатах снимка.
Координаты точек изображения измеряются, как и фокусные расстояния, в пикселях. Пиксель – это элемент дискретного изображения, имеющий размер, совпадающий с периодом матрицы фотоэлементов [мкм].
Координаты контрастных точек на снимке связаны с объектными координатами этих точек следующей системой уравнений:
(1)
где
Методика определения величины фокусного расстояния камеры по калибровочной сцене состоит в следующем:
1) Определяется набор точек калибровочной сцены.
2) Измеряется координата каждой i-ой точки в объектной системе координат:
.
3) Осуществляется съемка калибровочной сцены камеры. На цифровом снимке определяются координаты всех контрастных точек в системе координат снимков:
.
4) Составляются системы уравнений, состоящие из пар уравнений(1), для каждой контрастной точки.
5) Полученная система уравнений решается относительно неизвестной:f,x,y,z,e,g,h - этими неизвестными являются: фокусное расстояние камеры, координаты оптического центра, камеры и углы ориентации оптической оси камеры.
Минимальное количество контрастных точек, которое должно быть измерено в калибровочной сцене на снимке = 4. это количество точек позволяет получить 8 уравнений.
Большое количество точек может повысить точность определения фокусного расстояния. Решаемая система уравнений является линейной, т.к. включает произведение тригонометрических функций. Для решения такой задачи необходимо использовать градиентные методы.
Объектная система координат на рисунке предназначена для определения координат точек в пространстве (X,Y,Z). Система координат снимка, изображенная на рисунке, используется для определения координат точек на плоскости (x,y). f - фокусное расстояние. Положение точки Ti объектного пространства соответствует координатам ,– проекция этой точки в плоскости кадра обозначена ti. Rs – расстояние от начала объектной системы координат до оптического центра фотоаппарата.
Величину фокусного расстояния (рассчитанного в пикселях) можно определить по одиночному снимку. Для измерения фокусного расстояния необходимо располагать информацией о координатах четырех опорных точек.