数码相机定位问题(附件)【字数：7589】
摘 要摘 要数码相机定位在电子警察（交通监查）丶产业控制和军事等实际生活中有普遍的应用。本文对数码相机定位问题运用的是双目定位方法，我们深入研究并准确确定了两部相机相对位置的问题，对相机成像原理进行分析，然后假设数码相机严格遵循小孔成像原理工作，不考虑数码相机成像畸变对实验的影响，最后给出准确定位圆心的像与建立相机标定的数学模型。首先用严谨的数学知识来进行论证，然后通过推导得出结论:圆心的像在两个靶圆的像的外公切线和该圆上两切点的连线一一对应。为了准确确定圆心的像坐标，靶标上最少要有3个圆。我们对不相同的3个圆的像选择不相同圆心的像坐标，根据这些不相同的组合得出3个像坐标，这3个像坐标就是圆心的像在切点修正前后的像坐标。把修正前的坐标的离散程度和修正后的进行对比和检查，我们会看到较密集的是修正后的像坐标，从而得到了一个结论:如果我们把切点进行修正，那么可以减小误差。对三个像横、纵坐标取平均值，得出下面图表中五个像心坐标。Oa（-49.99， 51.18，417. 20）Ob（-23.69， 49.15，417. 20）Oc（34.04， 44.65，417. 20）Od（19.48，-31. 56，417.20 ）Oe（-59.90，-31 .70，417.20 ）利用给定的靶标上的圆心，然后改变圆的半径，画出许多同心圆，这样也会改变圆心的像坐标，所以我们的验证方法就是改变同心圆的半径，然后得到这些圆的圆心的像坐标，根据最小二乘法，让一个点离像坐标的距离的平方和最小，这个点在像平面上确定，根据这个点，对模型的稳定性和精确度进行分析与验证。我们通过数学知识推出图像与数码相机的变换关系，然后利用解线性方程组，准确得出世界坐标系的原点和数码相机之间的相对位置，最后得出两个数码相机之间的相对位置。关键词精确定位 切点修正 相机标定
目录
1. 绪论 1
1.1. 课题背景 1
1.2. 课题目的 2
1.3. 国内外的研究现状 2
1.4. 存在的问题 3
2. 问题分析 4
2.1. 问题提出 4
2.2. 问题分析： 5
2.3. 模型假设 6
2.4. 符号定义 7
3. 模型的建立 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
与求解 8
3.1. 确定圆心像的位置 8
3.1.1. 确定圆心像的位置 9
3.2. 提取像的边界点 9
3.2.1. 建立坐标系 10
3.2.2. 确定切点 11
3.2.3. 修正切点 11
3.2.4. 确定切点修正前圆心像的坐标 12
3.2.5. 确定切点修正后圆心像的坐标 12
3.3. 求解圆心的像坐标 13
3.4. 确定数码相机的相对位置 15
3.4.1. 相机坐标系和世界坐标系的变换关系 16
3.4.2. 相机坐标系和图像坐标系的变换关系 16
3.4.3. 图像坐标系和世界坐标系的变换关系 17
4. 模型的改进与推广 19
4.1. 模型的改进 19
4.2. 模型的推广 19
5. 结论 20
6. 感谢 21
7. 参考文献 22
8. 附录 23
绪论
课题背景
由于我国人均收入日益提高，人们的消费水平提升了一大截，所以在物质方面人们也会投入更多。数码相机已经不再是奢饰品，价格也不是很高，许多的家庭也会购置数码相机。?
数码相机是一种数字化和高科技的产物，集光、电、机于一身,?包括了图片和视频信息的收集、转化、储存、传输等，可以非常便利地输入到电脑，方便我们使用。数码相机和专业化相机相对比，数码相机成像畸变大，而且没有框标，内定向元素也是不知道的，但是它使用方便并且非常便宜，以及处理影像非常快速和便利，数码相机受到非常多的专业技术人员的青睐。数码相机的数字拍摄测量技术在工业制造、设计、土木工程、信息科学、医学、考古专业、地理测量等行业有广泛应用。
其中现代交通的发展越来越发达，各种各样的道路交通监查设施已经成为交通管理必不可少的设备，这些设备都会被人们亲切的称为“电子眼”，“电子警察”，所以数码相机定位在全球定位系统，交通监管等方面都有非常多的应用。
数码相机模型分为线性模型和非线性模型，线性模型又被称为针孔成像模型。在计算过程中非常简单和方便使用，运算速度非常快，但是它不能全面地表述数码相机镜头的畸变和非常繁杂的成像过程；非线性模型提升了模型的精确度，能更好的模仿和补充各种畸变，但是计算量特别大。最近几年，国内外很多专家对相机标定尤其是主动视觉的相机自动标定技术做了许多研究，发表了很多研究结果。对于主动视觉的相机自动标定技术在一些特别环境下，比如没有办法提供参考物标定的状况下是必要的。
最近几年来看，学术界和生产生活中的研究热点就包括了数码相机定位问题。通过不完全的统计，物体的位置信息和大概的信息资源有关系，我们用的非常多的定位方法有以下几种：收到信号的强弱、信号到达的时间长短、到达的时间差、信号到达的方位等，上述这些方法都已经被许多定位系统所采用，比如说采用了信号到达时间长短去确认目标和物体的位置的方法——全球卫星定位系统，但是，上面的方法大部分都需要一些非常先进的设施来实现目标和物体的定位，这就一定程度上增加了定位的成本。本论文使用普遍性比较广的数码相机来实现对目标和物体的精确定位，而且我们对建立模型的精确度和稳定性、便利性进行了研究，最后，我们建立了确认物体和目标位置的数学模型。
课题目的
在生活实际中，各行各业都会利用数码相机来对具体事物来进行定位。物体定位更加的数字化和科学化，而且数码相机定位也是国内外学者研究热点之一，最出名的是它在视觉检测和计算机等领域非常重要的研究内容。所以我们可以知道，研究数码相机定位问题在实际生活和科学领域都有着非常重要的意义，同时还会取得巨大的实际应用。我们在利用数码相机定位时，首先我们需要把系统进行标定，从而我们才能够把它们之间的相对位置给确定下来，但是我们还需要把具体事物在像平面上没有几何尺寸的特征点的空间坐标给准确确定下来，因为它是系统标定非常关键的一步。所以，我们能否建立合适的投影变换模型，能否体现出物与像之间的转换关系，这对数码相机内外参数能否确定非常的重要。
数码相机定位让交通监管更加的方便和便捷，同时也解放了更多的人力和物力，可以发现，研究数码相机定位具有重要的理论意义和实际应用价值，对于社会的发展有很大的作用。
国内外的研究现状
数码相机定位问题是国内外非常火热的研究内容之一，而建立的数码相机模型可以大致分为两种：一种是线性模型，这种模型我们又称之为针孔成像模型；另一种是非线性模型。第一种模型计算起来非常便利，在运算过程中速度也很快，但是它也有缺点，比如说，数码相机镜头的成像畸变就很难全面地表达出来，数码相机的成像过程也非常的复杂，不利于解决问题；非线性模型能够弥补线性模型的缺点，它能更好的模拟和补充数码相机成像的各种畸变，能更好地提高模型的精确度，不过计算量特别大。
最近几年，国内外许多学者和专家对数码相机的自标定技术，特别是基于主动视觉方面做了很多的研究，发表了很多关于这方面的研究成果。但是自标定技术需要在一些特殊条件下才能完成，比如没有办法提供标定的参考物的情况下是非常必要的。
存在的问题
由于我们没有把成像畸变的因素考虑进来，使用线性标定方法来标定，这样会使模型的精度较低。
实验的方法要求很高，我们需要精度很高的运动平台，但是这种方法需要的金钱较多，价格昂贵，这种方法的运行速度也非常慢。
目录
1. 绪论 1
1.1. 课题背景 1
1.2. 课题目的 2
1.3. 国内外的研究现状 2
1.4. 存在的问题 3
2. 问题分析 4
2.1. 问题提出 4
2.2. 问题分析： 5
2.3. 模型假设 6
2.4. 符号定义 7
3. 模型的建立 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
与求解 8
3.1. 确定圆心像的位置 8
3.1.1. 确定圆心像的位置 9
3.2. 提取像的边界点 9
3.2.1. 建立坐标系 10
3.2.2. 确定切点 11
3.2.3. 修正切点 11
3.2.4. 确定切点修正前圆心像的坐标 12
3.2.5. 确定切点修正后圆心像的坐标 12
3.3. 求解圆心的像坐标 13
3.4. 确定数码相机的相对位置 15
3.4.1. 相机坐标系和世界坐标系的变换关系 16
3.4.2. 相机坐标系和图像坐标系的变换关系 16
3.4.3. 图像坐标系和世界坐标系的变换关系 17
4. 模型的改进与推广 19
4.1. 模型的改进 19
4.2. 模型的推广 19
5. 结论 20
6. 感谢 21
7. 参考文献 22
8. 附录 23
绪论
课题背景
由于我国人均收入日益提高，人们的消费水平提升了一大截，所以在物质方面人们也会投入更多。数码相机已经不再是奢饰品，价格也不是很高，许多的家庭也会购置数码相机。?
数码相机是一种数字化和高科技的产物，集光、电、机于一身,?包括了图片和视频信息的收集、转化、储存、传输等，可以非常便利地输入到电脑，方便我们使用。数码相机和专业化相机相对比，数码相机成像畸变大，而且没有框标，内定向元素也是不知道的，但是它使用方便并且非常便宜，以及处理影像非常快速和便利，数码相机受到非常多的专业技术人员的青睐。数码相机的数字拍摄测量技术在工业制造、设计、土木工程、信息科学、医学、考古专业、地理测量等行业有广泛应用。
其中现代交通的发展越来越发达，各种各样的道路交通监查设施已经成为交通管理必不可少的设备，这些设备都会被人们亲切的称为“电子眼”，“电子警察”，所以数码相机定位在全球定位系统，交通监管等方面都有非常多的应用。
数码相机模型分为线性模型和非线性模型，线性模型又被称为针孔成像模型。在计算过程中非常简单和方便使用，运算速度非常快，但是它不能全面地表述数码相机镜头的畸变和非常繁杂的成像过程；非线性模型提升了模型的精确度，能更好的模仿和补充各种畸变，但是计算量特别大。最近几年，国内外很多专家对相机标定尤其是主动视觉的相机自动标定技术做了许多研究，发表了很多研究结果。对于主动视觉的相机自动标定技术在一些特别环境下，比如没有办法提供参考物标定的状况下是必要的。
最近几年来看，学术界和生产生活中的研究热点就包括了数码相机定位问题。通过不完全的统计，物体的位置信息和大概的信息资源有关系，我们用的非常多的定位方法有以下几种：收到信号的强弱、信号到达的时间长短、到达的时间差、信号到达的方位等，上述这些方法都已经被许多定位系统所采用，比如说采用了信号到达时间长短去确认目标和物体的位置的方法——全球卫星定位系统，但是，上面的方法大部分都需要一些非常先进的设施来实现目标和物体的定位，这就一定程度上增加了定位的成本。本论文使用普遍性比较广的数码相机来实现对目标和物体的精确定位，而且我们对建立模型的精确度和稳定性、便利性进行了研究，最后，我们建立了确认物体和目标位置的数学模型。
课题目的
在生活实际中，各行各业都会利用数码相机来对具体事物来进行定位。物体定位更加的数字化和科学化，而且数码相机定位也是国内外学者研究热点之一，最出名的是它在视觉检测和计算机等领域非常重要的研究内容。所以我们可以知道，研究数码相机定位问题在实际生活和科学领域都有着非常重要的意义，同时还会取得巨大的实际应用。我们在利用数码相机定位时，首先我们需要把系统进行标定，从而我们才能够把它们之间的相对位置给确定下来，但是我们还需要把具体事物在像平面上没有几何尺寸的特征点的空间坐标给准确确定下来，因为它是系统标定非常关键的一步。所以，我们能否建立合适的投影变换模型，能否体现出物与像之间的转换关系，这对数码相机内外参数能否确定非常的重要。
数码相机定位让交通监管更加的方便和便捷，同时也解放了更多的人力和物力，可以发现，研究数码相机定位具有重要的理论意义和实际应用价值，对于社会的发展有很大的作用。
国内外的研究现状
数码相机定位问题是国内外非常火热的研究内容之一，而建立的数码相机模型可以大致分为两种：一种是线性模型，这种模型我们又称之为针孔成像模型；另一种是非线性模型。第一种模型计算起来非常便利，在运算过程中速度也很快，但是它也有缺点，比如说，数码相机镜头的成像畸变就很难全面地表达出来，数码相机的成像过程也非常的复杂，不利于解决问题；非线性模型能够弥补线性模型的缺点，它能更好的模拟和补充数码相机成像的各种畸变，能更好地提高模型的精确度，不过计算量特别大。
最近几年，国内外许多学者和专家对数码相机的自标定技术，特别是基于主动视觉方面做了很多的研究，发表了很多关于这方面的研究成果。但是自标定技术需要在一些特殊条件下才能完成，比如没有办法提供标定的参考物的情况下是非常必要的。
存在的问题
由于我们没有把成像畸变的因素考虑进来，使用线性标定方法来标定，这样会使模型的精度较低。
实验的方法要求很高，我们需要精度很高的运动平台，但是这种方法需要的金钱较多，价格昂贵，这种方法的运行速度也非常慢。
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