国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx

基于單幅圖片的有效信息提?。?/h1>
2022-06-26 03:45:52王朋豪張鵬程楊滟濤謝婷婷楊祖恒陳美松
科技與創(chuàng)新 2022年12期
關(guān)鍵詞:單幅標(biāo)定坐標(biāo)系

王朋豪,張鵬程,楊滟濤,謝婷婷,楊祖恒,陳美松

(西南石油大學(xué)理學(xué)院,四川 成都 610500)

近10年來(lái),隨著相機(jī)的普及,視頻圖像分析不斷發(fā)展。特別是在當(dāng)前熱門的移動(dòng)機(jī)器人、無(wú)人駕駛、計(jì)算機(jī)視覺和無(wú)人機(jī)偵察等領(lǐng)域,應(yīng)用需求較大。在設(shè)計(jì)未來(lái)智能交通系統(tǒng)時(shí),科研人員使用雙目視覺系統(tǒng)、多目視覺系統(tǒng)、特殊配置的單目視覺系統(tǒng)獲取相關(guān)信息,但在某些特定條件下,分析人員所能利用的只有普通的圖像或視頻,其中的信息需要綜合考慮各種影響因素,并利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來(lái)提取。本文選擇視頻的關(guān)鍵幀——“單幅圖像”作為研究對(duì)象,對(duì)單幅圖片進(jìn)行分析研究,提取視頻中關(guān)鍵目標(biāo)的大小、距離和速度等信息,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

近些年,單幅圖像建模的研究越來(lái)越受到人們的關(guān)注。由于單幅圖像無(wú)法完全重構(gòu)出對(duì)應(yīng)的三維模型,眾多研究者利用圖像中已知的幾何信息對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行三維重建從而得到想要獲取的關(guān)鍵信息[2]。在國(guó)外,CAPRILE和TORRE首先提出利用滅點(diǎn)進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的思想[3],在證明了滅點(diǎn)屬性的基礎(chǔ)上,根據(jù)滅點(diǎn)與攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的關(guān)系,由單幅圖像確定攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù);同時(shí)結(jié)合特定模板計(jì)算攝像機(jī)的外參數(shù);GUILLOU等提出了一種利用滅點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單幅圖像中三維物體重建的方法等將目標(biāo)物體的幾何形狀作為相應(yīng)參數(shù),實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景的交互式建模[4]。在國(guó)內(nèi),對(duì)利用單幅圖像進(jìn)行建模工作的研究也很多,張祖勛通過(guò)分析滅點(diǎn)幾何建立了影響直線段與方位元素的直接聯(lián)系,根據(jù)最小乘二平差的有關(guān)理論給出迭代計(jì)算影像的內(nèi)外方位元素的方法[3]。

本文將利用一種未定標(biāo)相機(jī)構(gòu)造三維模型的方法,該方法利用3個(gè)滅點(diǎn)確定相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)矩陣,通過(guò)分解基礎(chǔ)矩陣求解出相機(jī)的外部參數(shù),從而完成相機(jī)的定標(biāo)過(guò)程,在此基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)圖片信息提取,且本方法更易操作實(shí)現(xiàn)。

1 坐標(biāo)系介紹

常用的坐標(biāo)系有像素坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系。

1.1 像素坐標(biāo)系

像素坐標(biāo)系用(u,O,v)表示,O為坐標(biāo)原點(diǎn),位于圖象左上角。u,v分別表示橫縱坐標(biāo)軸并相互垂直,u與水平方向平行,v與水平方向垂直。該坐標(biāo)系可以表示以像素為單位的圖像,如圖1所示。

圖1 像素坐標(biāo)系

1.2 圖像坐標(biāo)系

像素坐標(biāo)系中的坐標(biāo)只表示存儲(chǔ)位置,無(wú)法表示像素的物理位置。為了有效表示像素點(diǎn)在成像平面上的物理位置建立圖像坐標(biāo)系。將該坐標(biāo)表示為坐標(biāo)原點(diǎn)為光心在像平面的投影。圖像中心的像素坐標(biāo)是(u0,v0),dx,dy分別為物理尺寸及單個(gè)像素的寬和高,圖像坐標(biāo)系的坐標(biāo)(x,y)與像素坐標(biāo)系的坐標(biāo)(u,v)之間的關(guān)系可以表示為:

則:

1.3 相機(jī)坐標(biāo)系

圖像坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系的關(guān)系為:相機(jī)坐標(biāo)系表示為(Xc,Yc,Zc),以光心為原點(diǎn),Xc、Yc分別與圖像坐標(biāo)系的x軸、y軸平行,Zc軸和相機(jī)的光軸重合并垂直于成像平面。光心和與成像平面間的物理距離即為成像焦距f。對(duì)于相機(jī)坐標(biāo)系下的任意一點(diǎn)P(Xc,Yc,Zc),圖像坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)的點(diǎn)為p(x,y),由相機(jī)成像模型可知:

變換后得:

1.4 世界坐標(biāo)系

世界坐標(biāo)系表示為(Xw,Yw,Zw),也稱為絕對(duì)參考坐標(biāo)系,假設(shè)物理空間中一點(diǎn)在世界坐標(biāo)系和相機(jī)坐標(biāo)系下其次坐標(biāo)分別為(Xw,Yw,Zw,1)T,(Xc,Yc,Zc,1)T,則它們之間的關(guān)系為:

式(5)中:R、t分別為旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。

結(jié)合題意定義的世界坐標(biāo)系是以光心為坐標(biāo)原點(diǎn),根據(jù)題目并結(jié)合自身分析需要,明確定義兩坐標(biāo)系之間不存在平移現(xiàn)象。將式(3)、式(4)代入式(5)可得世界坐標(biāo)系與其他坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系:

相機(jī)坐標(biāo)系如圖2所示。

圖2 相機(jī)坐標(biāo)系

2 提取方法[5-7]

同一坐標(biāo)系方向的平行直線的交點(diǎn)為圖片的滅點(diǎn),采用邊緣檢測(cè)算法,可以準(zhǔn)確找到圖片中所出現(xiàn)的直線,進(jìn)而對(duì)直線上的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定,從而計(jì)算出圖片的滅點(diǎn)。Canny算法基于最優(yōu)化算法的邊緣檢測(cè)算子,具有良好的信噪比和檢測(cè)精度[6],因此選取Canny算法進(jìn)行圖片邊緣檢測(cè),然后用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行坐標(biāo)標(biāo)定,墻體部分邊緣檢測(cè)結(jié)果如圖3所示。

圖3 墻體部分檢測(cè)結(jié)果

通過(guò)邊緣檢測(cè),在平行于坐標(biāo)軸的3個(gè)方向上選取多個(gè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定,用數(shù)學(xué)軟件找到點(diǎn)的坐標(biāo),然后聯(lián)立直線的方程找圖像的3個(gè)方向的滅點(diǎn)。

相機(jī)內(nèi)參求?。焊鶕?jù)滅點(diǎn)原理可知“連接滅點(diǎn)和垂心的相關(guān)的單位向量是兩兩正交”,假設(shè)3個(gè)滅點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x1,x2,1)、(y1,y2,1)、(z1,z2,1),設(shè)O為3個(gè)滅點(diǎn)形成的三角形的垂心坐標(biāo)O(u0,v0),VxP、VyP、VzP為相互正交向量,焦距f為OP的連線。則:

將已經(jīng)求出的圖片的滅點(diǎn)代入式(7)求取u0,v0、f。

旋轉(zhuǎn)矩陣R求取:在世界坐標(biāo)系下,令v1、v2、v3分別為與Fu、Fv、Fw這3個(gè)滅點(diǎn)相關(guān)的單位向量;V為由v1、v2、v3形成的3×3矩陣,其列向量分別為v1、v2、v3。在相機(jī)坐標(biāo)系下,令分別為與Fu、Fv、Fw這3個(gè)滅點(diǎn)相關(guān)的單位向量;為由形成的3×3矩陣,其列向量分別為由滅點(diǎn)的屬性可得,VRV'= 。在世界坐標(biāo)系中,滅點(diǎn)為3個(gè)方向上無(wú)窮遠(yuǎn)處的點(diǎn),令這3個(gè)方向分別為世界坐標(biāo)系的X軸、Y軸、Z軸方向,則有v1(1,0,0)、v2(0,1,0)、v3(0,0,1)。

因此,矩陣V為單位矩陣,又由VRV'= 得:

3 實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

熱水器如圖4所示,計(jì)算熱水機(jī)的高度,先進(jìn)行邊緣檢測(cè)。邊緣檢測(cè)如圖5所示。

圖4 熱水器

圖5 邊緣檢測(cè)

選取圖片上與坐標(biāo)軸平行的直線上面的點(diǎn)的像素坐標(biāo)[8],像素坐標(biāo)如表1所示。

表1 像素坐標(biāo)

表1(續(xù))

計(jì)算滅點(diǎn)、內(nèi)參、旋轉(zhuǎn)矩陣,滅點(diǎn)如表2所示,內(nèi)參如表3所示。

表2 滅點(diǎn)

表3 內(nèi)參

旋轉(zhuǎn)矩陣為:

點(diǎn)和距離如表4所示。

表4 點(diǎn)和距離

4 結(jié)論

基于單幅圖片的信息提取,利用圖像中的滅點(diǎn)進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定,克服了傳統(tǒng)圖片信息提取過(guò)程中需要參照物來(lái)進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定的復(fù)雜性;所采用的方法能夠快速根據(jù)單幅圖片中的直線尋找滅點(diǎn),并求取圖片滅點(diǎn),進(jìn)而得到相機(jī)內(nèi)外參數(shù),最終快速求取目標(biāo)信息,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用價(jià)值。

猜你喜歡
單幅標(biāo)定坐標(biāo)系
基于改進(jìn)大氣散射模型的單幅圖像去霧方法
使用朗仁H6 Pro標(biāo)定北汽紳寶轉(zhuǎn)向角傳感器
基于圖像融合的快速單幅圖像去霧算法
解密坐標(biāo)系中的平移變換
坐標(biāo)系背后的故事
基于勻速率26位置法的iIMU-FSAS光纖陀螺儀標(biāo)定
基于重心坐標(biāo)系的平面幾何證明的探討
基于稀疏表示和結(jié)構(gòu)自相似性的單幅圖像盲解卷積算法
船載高精度星敏感器安裝角的標(biāo)定
基于改進(jìn)暗通道和導(dǎo)向?yàn)V波的單幅圖像去霧算法

404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
404 Not Found

404 Not Found


nginx
莒南县| 黎川县| 韶山市| 资阳市| 威远县| 奉化市| 措勤县| 磐石市| 旬邑县| 多伦县| 太康县| 普安县| 彰化市| 巴里| 永安市| 甘泉县| 怀安县| 襄垣县| 景东| 阜康市| 临夏县| 万宁市| 开江县| 韶关市| 宿州市| 江孜县| 彰武县| 凯里市| 定州市| 琼海市| 延边| 方城县| 高雄县| 嘉鱼县| 汽车| 拜泉县| 烟台市| 汝州市| 萨迦县| 察雅县| 师宗县|