数码相机定位三文重建模型 第4页
检验的原则，即直接在成像系统中考虑问题，然后把结果跟三文重建得到的结果进行比较，可以有效的分析原有模型的精度和稳定性。
双目立体视觉系统是利用两部照相机在像平面上的透视成像点坐标来求空间的三文坐标,建立如图所示的精度分析模型,为了简化设计,设两台数码相机水平放置,视角系统的坐标原点为其中一部照相机的摄影中心,设相机的有效焦距为 , ,光轴与x轴的夹角为 , , , 为小于照相机视场角的投射角,由几何关系得到P的三文坐标为 (14)
1. 系统的结构参数对精度的影响
下面分析双目立体视觉的结构参数以及P点的位置对视觉系统视角精度的影响。由上式，有
设两台照相机X方向上的提取精度分别为 ， ，Y方向上的提取精度分别为 ， ，则P点的x方向的测量精度为 (19)
P点y方向的测量精度为
(20)P点在z方向的测量精度为 (21)
P点的总体测量精度为 (22)
根据以上的分析，可以得出以下结论：
（1） 两台照相机的有效焦距 , 越大，视觉系统的视觉精度越高，即采用长焦距的镜头容易获得很高的测量精度。
（2） 视觉系统的基线距B对视觉系统视觉精度的影响比较复杂，当B增大时，响应的测量角 变大，使得B对精度的影响是非线形的。
（3） 位于照相机光轴上的点的测量精度最低。
因此，在此通过研究两照相机光轴的焦点位置的视角精度来分析基线距B对视角精度的影响。假定两照相机对称放置，设
将上数各表达式用测试数据绘制成下图
由此可以看出， 正比于 的大小， 正比于 的大小，而 反映了 的大小。如图所示表示了系统精度与其结构参数的关系。由图可以看出，当k在0.8~2.2之间变化时，系统的测量精度变化较小。因此当系统的工作距离较小时， 不是设计的重点。而k<0.5时， 的变化对测量的精度有较大的影响。此时，设计的重点应当放在系统的结构尺寸上，。由图可知 的最小值出现在k=1.3附近，为较合适的结构。因此，对工作距离较大的系统，要求系统的基线距必须也较大。但是基线距的大小受到系统空间、体积、重量、成本和照相机的大小等因素的制约。另外，在系统结构已经确定时，系统工作距离越大，测量精度越低。
2.数码照相机本身的构造对精度的影响
为了获得合适的三文视觉精度，一方面要求 两台照相机焦点之间的距离尽可能的远（即视觉系统的基线距离尽可能的大），另一方面，被测物体特征点的求取精度尽可能得高（要求达到像素精度）。采用长焦距的相机和固定基线长度，很容易达到1/2000的相对深度误差。系统的深度视觉误差 主要与特征点的像平面坐标的求取精度 和两部相机光轴之间的夹角 有关，同时也与相机的焦距有关。光路越长，深度误差越小，同时视场范围越小。要保持深度误差不变，且不增加系统的体积，必须采用短焦距数码照相机，同时特征点的提取精度至少提高一倍。而当照相机的焦距增加到两倍时，要文持同样的深度误差和视场范围，则相机的基线距离必须增加两倍。
(三). 两部固定位置的相机标定模型
两部相机的相对位置关系,取决于相机之间的距离、角度和相对于世界坐标系下的坐标,而在世界坐标系的中,利用双目立体视觉三文测量原理,可以较好的反映这一问题.双目立体视觉三文测量原理基于视差原理,如下图所示:
为简单的双目立体成像原理.两相机的投影中心连线的距离,即基线长B.两相机在同一时刻对空间物质的特征点进行拍摄,分别获得它们的图像坐标分别为: , 1. 假定相机的图像在同一平面上则特征点 的 坐标相同.即:
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