分析數(shù)碼相機定位原理及其相關問題

關鍵詞： 定位 , 數(shù)碼相機

了解數(shù)碼相機定位原理，可以加深我們對這種產(chǎn)品的認識，使用起來更加得心應手。特別是從事這方面研制和開發(fā)的電子工程師，這些都是基礎。本文主要是分析數(shù)碼相機定位原理，主要是深入分析它的標定的方式、定位的方法，如何利用電子傳感器實現(xiàn)光學影像和電子數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換。
　　數(shù)碼相機工作原理
　　光線通過鏡頭或者鏡頭組進入相機，通過成像元件(即CCD/CMOS傳感芯片)根據(jù)光線的不同轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)字信號通過影像運算芯片儲存在存儲設備中，也就是我們常說了相機自身的存儲卡或者內(nèi)存卡中。它集成了影像信息的轉(zhuǎn)換、存儲和傳輸?shù)炔考?，具有?shù)字化存取模式，與電腦交互處理和實時拍攝等特點(數(shù)碼相機成像原理)。
　　我們可以通過相機的屏幕也可以觀看照片或者已經(jīng)錄制好的視頻，也可以通過數(shù)據(jù)線(一般是USB)或者內(nèi)存卡和電腦連接，將圖片數(shù)據(jù)或者視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)絺€人PC機上瀏覽。
　　數(shù)碼相機定位原理
　　指用數(shù)碼相機攝制物體的相片確定物體表面某些特征點的位置，通過定位，可以讓圖像更加清晰，和我們?nèi)庋劭吹降挠跋駥Ρ蕊@得更加真實可信。
　　在攝影測量學中有以下四個標定問題: 這些標定問題主要起源于高空攝影技術,是攝影測量中的經(jīng)典問題.
　　(1)絕對定位:通過標定點確定兩個坐標系在絕對坐標系統(tǒng)中的變換關系,或確定測距 傳感器在絕對坐標系中的位置和方向.
　　(2)相對定位:通過場景中的標定點投影確定兩個攝象機之間的相對位置和方向.
　　(3)外部定位:通過場景中的標定點投影確定攝象機在絕對坐標系中的位置和方向.
　　(4)內(nèi)部定位:確定攝象機內(nèi)部幾何參數(shù),包括攝象機常數(shù),主點的位置以及透鏡變形的修正量.
　　除了以上四個標定問題外,攝影測量學還解決以下兩個問題:一是通過雙目立體視差確定點在場景中的實際位置,二是對立體圖像對進行校正變換,使得立體圖像對的外極線與圖像的行平行以便簡化后續(xù)處理.
　　標定的方式有如下5種：
　　(1)攝影測量學的傳統(tǒng)設備標定法：利用描述相機比較多，誤差比較大;
　　(2)直接現(xiàn)行變換性:涉及參數(shù)少便于計算，確定是誤差較大;
　　(3)透視變換短陣法：利用透視變換來建立其成像模型，不需要初始值，可以進行實時計算;
　　(4)相機標定兩步法：采用透視短陣變換的方法求解線性系統(tǒng)的相關參數(shù)，再以求得的參數(shù)為初始值，考慮畸變因素，利用最優(yōu)化方法求得非線性解，其精確度比較高;
　　(5)雙平面標定法：實施起來比較容易，需要考慮的問題比較多，但是精確度比較高。
　　定位常用的有三種：雙目測距、反差偵測、棱鏡分光,偵測兩束光的相位,相位相等則為焦點。最常用的定位方法是雙目定位，即用兩部相機來定位。對物體上一個特征點，用兩部固定于不同位置的相機攝得物體的像，分別獲得該點在兩部相機像平面上的坐標。對雙目定位，精確地確定兩部相機的相對位置就是關鍵，這一過程稱為系統(tǒng)標定。