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双目相机一般由左眼和右眼两个水平放置的相机组成。当然也可以做成上下两个目,但我们见到的主流双目都是做成左右的。在左右双目的相机中,我们可以把两个相机都看作针孔相机。它们是水平放置的,意味两个相机的光圈中心都位于x轴上。它们的距离称为双目相机的基线(Baseline,记作b),是双目的重要参数。双目相机一般由左眼和右眼两个水平放置的相机组成。当然也可以做成上下两个目,但我们见到的主流双目都是做成左右的。在左右双目的相机中,我们可以把两个相机都看作针孔相机。它们是水平放置的,意味两个相机的光圈中心都位于x轴上。它们的距离称为双目相机的基线(Baseline,记作b),是双目的重要参数。
考虑一个空间点P,它在左眼和右眼各成一像,记作PL,PR。由于相机基线的存在,这两个成像位置是不同的。理想情况下,由于左右相机只有在x轴上有位移,因此 P的像也只在x轴(对应图像的u轴)上有差异。我们记它在左侧的坐标为uL,右侧坐标为uR。那么,它们的几何关系如图1右侧所示。根据三角形P−PL−PR和P−OL−OR 的相似关系,有:
整理得:
这里d为左右图的横坐标之差,称为视差(Disparity)。根据视差,我们可以估计一个像素离相机的距离。视差与距离成反比:视差越大,距离越近。同时,由于视差最小为一个像素,于是双目的深度存在一个理论上的最大值,由fb确定。我们看到,当基线越长时,双目最大能测到的距离就会变远;反之,小型双目器件则只能测量很近的距离。
基线:两个光心的连线称为基线;
极平面:物点(空间点M)与两个光心的连线构成的平面称为极平面;
极线:极平面与成像平面的交线
极点:极线的一端,基线与像平面的交点
像点:极线的一端,光心与物点连线与像平面的交点;
相机成像系统中,共包含四个坐标系:世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系、像素坐标系。
matlab2022a仿真结果如下:
- %计算物体的深度距离
- PL=imread('IMAGES\p1.jpg');
- subplot(241),imshow(PL),title('左侧拍摄图像');
- PL=rgb2gray(PL);
- PL=255-PL;
- PL1=im2bw(PL,0.8);
- subplot(242),imshow(PL1),title('阈值分割图像');
- se1=strel('rectangle',[5 5]);
- PL2=imclose(PL1,se1); %闭运算
- se2=strel('rectangle',[5 5]);
- PL3=imopen(PL2,se2); %开运算
- subplot(243),imshow(PL2),title('形态学处理');
- imwrite(PL3,'PL3.bmp','bmp')
- k=1;sum1=0;
- for j=1:518 %计算目标一的像素突变点
- for i=1:388
- sum1=sum1+PL3(i,j);
-
- end
- k=k+1;
- P(k)=sum1/318;
- sum1=0;
- end
- x=1:518;
- y=P(x);
- subplot(244),plot(x,y),title('灰度变化图');
- plot(x,y);
- for i=2:518 %计算目标二的像素突变点
- if ((P(i-1)<0.01)&(P(i)>0.01)&(P(i)<0.16))
- Z(1)=i;
- continue
- end
- if ((P(i-1)<0.1)&(P(i)>0.16))
- Z(2)=i;
- continue
- end
- end
- %===============================
- %计算右边图像的目标位置
- %===============================
- PR=imread('IMAGES\p2.jpg');
- subplot(245),imshow(PR);title('右侧拍摄图像');
- PR=rgb2gray(PR);
- PR=255-PR;
- PR1=im2bw(PR,0.8);
- subplot(246),imshow(PR1);title('阈值分割图像');
- se1=strel('rectangle',[5 5]);
- PR2=imclose(PR1,se1);
- se2=strel('rectangle',[5 5]);
- PR3=imopen(PR2,se2);
- subplot(247),imshow(PR3),title('形态学处理');
- k=1;sum2=0;
- for j=1:518
- for i=1:388
- sum2=sum2+PR3(i,j);
-
- end
- k=k+1;
- Q(k)=sum2/318;
- sum2=0;
- end
- A59
V