相机成像原理及matlab仿真程序

【实例简介】
相机成像原理及matlab仿真程序，本文详细介绍其原理、并根据其原理进行matlab仿真。
心似双丝风,中有千千结 step1:构造 right函数 世界坐标转化为相机坐标模型如下图所示: PKXw YeW (R,7) 从世界坐标系变换到相机坐标系属于刚休变换:即物休不会发生形变,只需 要进行旋转和平移。 R:表示旋转矩阼 T:表示偏移向量 接下来分析旋转和平移 坐标轴绕z轴旋转θ- Theta(希腊字母读法,编程用的到),其几何模型如下 图所 公式满足 6-0 0+ (0.1) 矩阵形式为: 心似双丝风,中有千千结 (0.2) 同理,绕x、y轴可以写成: 0.3 0.4 所以刚体变化中旋转变换R=RR2R3 平移矩阵T,则刚体变换可以写成 (0.5) 进一步转化,可以写成4阶矩阵 (0.6) R矩阵是一个3×3矩阵,T是一个3×1矩阵,RT是一个4×4矩阵。 matlab仿真: function [RT]= rigbt(Phi, Psi, Theta, x0, y0, zo) %刚体变换函数: rigid body transformation %输入参数: 9 =Phi 绕x轴转动的角度 %中=Psi 绕y轴转动的角度 %= The la绕z轴转动的角度 %输出参数: %RT将坐标轴进行刚体变化(旋转+平移)成新的坐标轴 %程序 心似双丝风,中有千千结 R1=[100;0cos(Phi)sin(Phi);0-sin(Phi)cos(Phi)];%绕X轴旋转 R2=[cos(Psi)0-sin(Psi);0I0;sin(Psi)0cos(Psi)];%绕Y轴旋转 R3=Lcos(theta) sin (theta)0;sin(Theta) cos(theta)0:001: %siZ 轴旋转 R=R3*R1米R2;%旋转矩阵(刚体变换一部分) T=[x0;y0;z0];%平移矩阵 RT=[RT;0001];%刚休变换矩阵 return step2:构造proj0函数 相机坐标投影成图像坐标,几何模型如下图所示 A 几何关系(相似)满足: △ (0.7) ≈△ 时 0.8) 代入 (0.9 写成矩阵形式 心似双丝风,中有千千结 matlab仿真 function [Projection Matrix]= proj(f) %相机坐标投影( projection)成图像坐标 %输入参数 f 相机焦距(数,cm) %输出参数 % Projection Matrix投影成像(矩阵) Projection Matrix-[f 000;0f00:001 01 return step3:构造 p1xe⊥ Q函数 是图像坐标 是像素坐标 是像素丛标的中心 是图像 中的任意一点。 模型如下 o(Uo, v pix,y 将x、y分成n份,每份长度为dxdy。 则儿何公式为: 转化为矩阵形式 (0.12) 心似双丝网,中有千千结 matlab仿真 function [Pixel Matrix]= pixel(dx, dy, u0, vO) %图像坐标离散化,转化为像素坐标 %输入参数: Co dx x轴方向上分辨率,像素大小 9 dy y轴方向上分辨率,像素大小 %(u0,v0)参考坐标,图像平面中心 if nargin-2 00 en Pixel Matrix=[1/dx 0 u0:0 1/dy v0;00 1 return step4:前三步整合 公式中, 刚体变 投影成像 (0.13) 投影离散化 相机内参 相机外参数 maab主程序 %将世界坐标转化为像素坐标的参数 %%程序 clear all close all. clc %参数 Phi-pi/4;%绕x轴旋转角度 Psi=pi/4;%绕y轴旋转角度 心似双丝风,中有千千结 The la=pi/4;%绕z轴旋转角度 x0=0;%x平移量 y0=0;%y平移量 0=0;%平移量 f=35e-3;%35m相机 dx=0.026;%一个像素的长 dy=0.026;%一个像素的宽 u0-0;%图像平面中心 v0=0;%图像平面中心 % stepl:将世界坐标转化为相机坐标,等比例缩小,外加旋转平移(刚体变换) RT= rigbt(Phi,Psi, Theta,x0,y0,z0);%刚休变换矩阵 %step2:将相机坐标转化为图像坐标(投影) Projection Matrix=proj(f);%投影矩阵 %%step3:将图像坐标离散抽样 Pixel matrix= pixel(dx,dy,u0,v0);%1像素=0.635厘米÷24≈0.026458厘米 ‰%数据整合 Camera Internal parameters= Pixel matrix* Projection Matrix;%相机内 参数 Camera external parameters=RT;%相机外参数 %清除不用的变量 clearvars -except Camera Internal Parameters Camera external parameters %相机参数 Camera Parameters Camera Internal Parameters* Camera External parameters clearvars- except Camera Parameter%清除变量 仿真结果: 心似双丝风,中有千千结 命令行窗口 Camera parameters 1.14900.6731-01971 -0.19710.67311.1490 05000-0,707105000 000 扩展: 实际应用中,往往将上面的主程序main制作成一个相机参数函数 camera parameters,更有利于调用。可以用下面相机参数函数一个代替上面的main程 序 matlab仿真 function [Camera Parameters]- camera parameters o %将世界坐标转化为像素坐标的参数(相机参数矩阼) %参数,可以省,省去的话,必须设置相应的入参 Phi=p)i/4;,%绕x轴旋转角度 Psi=pi/4;%绕y轴旋转角度 Theta-pi/4;%绕z轴旋转角度 x0=0;%x平移量 y=0;%y平移量 0=0;%‰z平移量 f=35e-3;%35m相机 dx-0.026;%一个像素的长 dy=0.026;%个像素的宽 0=0 %% stepl:将世界坐标转化为相机坐标,等比例缩小,外加旋转平移(刚体变换) rigbt(Phi,Psi, The la,x0,y0,z0):%刚体变换矩阵 %step2:将相机坐标转化为图像坐标(投影) Projection Matrix=proj(f);%投影矩阵 心似双丝风,中有千千结 %%step3:将图像坐标离散抽样 Pixel matrix= pixel(dx,dy,u0,v0);‰1像素=0.635厘米:24≈0.026458厘米 ‰%数据整合 Camera internal parameters= Pixel matrix米 Projection Matrix;%相机内 参数 Camera external parameters=RT;%相机外参数 %相机参数 Cammera Parameters Camera Internal Parameters* Camera External parameters 命令行窗口 > camera parameters ans- 1.14900.6731-0.1971 -0.19710673111490 0.5000-0,70710.5000 000 注 今程序中好多参数是本人找的,有的参数,我简单化了。也可以改参数运 行。 令本文参考了htps:/ download.csdn, net/download/ chentravelling/9833120 路漫漫其修遽兮·吾將上下而求索 【实例截图】
【核心代码】