1 概述

　　機器視覺(jué)就是用機器代替人眼和人腦來(lái)做測量和判斷。機器視覺(jué)系統工作的基本過(guò)程是獲取目標的圖像后，對圖像進(jìn)行識別、特征提取、分類(lèi)、數學(xué)運算等分析操作，并根據圖像的分析計算結果，來(lái)對相應的系統進(jìn)行控制或決策的過(guò)程。

　　在很多機器視覺(jué)應用中，都需要用到機器視覺(jué)測量，即根據目標的圖像，來(lái)得到目標在實(shí)際空間中的物理位置，最典型的如行走機器人、SLAM等。

　　要根據圖像中的目標像素位置，得到目標的物理空間位置，我們需要首先有一個(gè)圖像像素坐標與物理空間坐標的映射關(guān)系，也就是將光學(xué)成像過(guò)程抽象為一個(gè)數學(xué)公式，這種能夠表達空間位置如何映射到圖像像素位置的數學(xué)公式，就是所說(shuō)的機器視覺(jué)成像模型，本文即討論這種模型的機理。

　　2 小孔成像

　　機器視覺(jué)成像采用小孔成像模型，如下圖所示

　　再次簡(jiǎn)化為下圖

　　圖中X XX是一個(gè)空間點(diǎn)，x xx為該空間點(diǎn)在圖像中的成像點(diǎn)，C CC為鏡頭光心(camera centre)，從圖中可看到，C CC、x xx、X XX三個(gè)點(diǎn)是共線(xiàn)的。

　　光心C CC距離成像面(image plane)的距離即焦距f ff。

　　后面的各個(gè)坐標系及其相互關(guān)系都是基于這個(gè)小孔成像模型推出。

　　3 坐標系

　　說(shuō)到機器視覺(jué)測量模型，就少不了先要了解整個(gè)模型中涉及的幾個(gè)坐標系。

　　3.1 像素坐標系uov

　　即圖像中各像素點(diǎn)坐在的坐標系，如下圖所示uov。

　　這個(gè)坐標系是一個(gè)二維坐標系，橫坐標為圖像寬度方向，縱坐標為圖像高度方向，原點(diǎn)位于左上角，坐標軸單位為像素，與圖像的像素點(diǎn)對應。

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