《维视觉基础介绍》PPT课件

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1、三维视觉基础介绍吴毅红中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室http://www.nlpr.ia.ac.cn/English/rv/download.htm主要内容绪言景物的成像过程三维重建的目的、过程射影几何学简介绪言计算机视觉是研究用计算机来模拟人和生物的视觉系统功能的技术学科.目标:让计算机能够感知周围视觉世界,了解它的空间组成和变化规律.传感、抽象、判断、识别、理解马尔视觉理论：三维重建是人类视觉的主要目的，也是计算机视觉的核心研究任务之一。从二维图像出发，将物体回推到三维空间中这是个什么过程？这个过程如何表述？是否可计算？如何计算？物体三维

2、形状二维图像？1.景物的成像过程针孔摄像机成像平面摄像机坐标系ZXYOMm带镜头的摄像机：薄透镜；鱼眼镜头；反射镜面鱼眼镜头反射折射镜针孔相机蝇眼图像picasaweb.google.com/lh/photo/O7...prettyshing.pixnet.net/blog/cate...(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)几种全向摄像机鱼眼镜头OmMXOcm0球面成像过程Ou摄像机坐标系xyv图像坐标系世界坐标系1、世界坐标系：2、摄像机坐标系：3、图像坐标系:说明：为了校正成像畸变用理想图像坐标系和真实图像坐标系分别描述畸变前后的坐标关系坐

3、标系摄像机光学成像过程的四个步骤刚体变换透视投影畸变校正数字化图像世界坐标系摄像机坐标系真实图像坐标系数字化图像坐标系理想图像坐标系1、刚体变换公式齐次坐标形式CB物体AB图像Of=OB为透镜的焦距m=OC为像距n=AO为物距一般地由于于是这时可以将透镜成像模型近似地用小孔模型代替透视投影——透镜成像原理图o写成齐次坐标形式为透视投影——小孔成像模型写成齐次坐标形式为中心透视投影模型ofPositionwithdistortionIdealPositiondr:radialdistortiondt:tangentialdistortion畸变校正——径向和

4、切向畸变径向畸变离心畸变薄透镜畸变径向失真切向失真a:barreldistortionb:pincushiondistortionab畸变校正——其它畸变类型桶形畸变a和枕形畸变b薄棱镜畸变AxisofmintangentialdistortionAxisofmaxTangentialdistortion在中的坐标为像素在轴上的物理尺寸为AffineTransformation:图像数字化UCV齐次坐标形式:其中线性摄像机成像模型图像物理坐标系图像像素坐标系摄像机坐标系世界坐标系图像像素坐标系世界坐标系最终得到：这是忽略畸变的线性成像模型2.三维重建的目的

5、、任务三维重建是人类视觉的主要目的，也是计算机视觉的最主要的研究方向.(Marr1982)所谓三维重建就是指从单幅图像加景物约束、二幅、二幅以上图像恢复空间点三维坐标的过程。成像平面O照相机的成像模型：三维重建主要目的：从图像出发，求出所有的Mi摄像机标定：从图像出发，求出内参数K摄像机标定位或运动参数求解：从图像出发，求出运动参数R，t鱼眼模型下应用标定的参数对图像校正因此，有必要研究图像之间约束，图像之间的几何图像几何学三维重建的三个关键步骤图像对应点的确定摄像机标定摄像机运动参数的确定Ou摄像机坐标系xyv图像坐标系世界坐标系空间物体O’摄像机oI

6、’IMom’m'eel'lwzwxwyR,T3.射影几何学简介为什么要学习射影几何？照相机的成像过程是一个射影变换(透视或中心射影)的过程：物体与其影像不同，但是又有着一些共同的几何性质。几何是：研究某个空间里的图形在变换之后保持不变的性质的学科。几何学:希腊文geometrein，土地测量简单交易、土地面积计算、在陶器上绘制几何图案等等经过生产实践，总结出一些计算法则和公式圆周率的计算：张衡、祖冲之、刘徽等勾股定理圆周长的平方12圆面积圆周率=3埃及金字塔建于４５００年前，是古埃及法老（即国王）和王后的陵墓。陵墓是用巨大石块修砌成的方锥形建筑，因形似汉

7、字“金”字，故译作“金字塔”。大金字塔是埃及现存规模最大的金字塔，被喻为“世界古代七大奇观之一”。它建于埃及第四王朝第二位法老胡夫统治时期（约公元前２６７０年），原高１４６．５９米，因顶端剥落，现高１３６．５米，塔的４个斜面正对东南西北四个方向，塔基呈正方形，每边长约２３０多米，占地面积５．２９万平方米。塔身由２３０万块巨石组成，它们大小不一，分别重达１．５吨至１６０吨，平均重约２．５吨。据考证，为建成大金字塔，一共动用了１０万人花了２０年时间。古人测量金字塔？利用金字塔的影子，采用三角形相似原理，进行测量。发现了有关三角形的一些重要定理常见的旋转和平移是

8、欧氏变换，研究在欧氏变换下保持不变的性质（欧氏性质）的几何，是欧氏