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焊接机器人之摄像机的成像模型

时间：2017-07-21 来源：机器人在线 阅读：8625 原创
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焊接机器人的针孔模型是常用的摄像机成像模型，当拍摄物体距摄像机光心距离远大于相机焦距时，成像平面和光学系统的焦平面重合，摄像机模型可以简化为针孔模型。如图3-1(a)示，I’是摄像机的成像平面，F为针孔平面，C为摄像机光轴的中心点，脚为成像点，M为空间中一点，点M和点m构成的线段经过点C。由小孔成像原理可知在平面1’上所成的像为倒实像，上下左右方向相反。为了方便计算和理解，建立等效成像平面1，如图3-1(b)所示，等效成像平面I和成像平面I’ 关于针孔平面F成镜面对称。

在摄像机笛卡尔空间，设场景点M的世界坐标为 ，在等效成像平面I中成像点m的坐标为 ，则有:
其中，u为物距，v为像距，.厂为摄像机镜头的焦距，当物距远大于像距时、v≈f所以在式(3-1)中，幻书即成像平面与光心的距离与摄像机镜头的焦距相等。
焊接机器人针孔模型是理想的透镜成像模型，图像与景物符合相似三角关系。但不同于理想的透镜成像模型，实际上摄像机在加工和装配上存在一定误差，实际的摄像机透镜存在畸变，包括径向畸变和切向畸变。如果忽略畸变直接求摄像机内外参数，则会有很多误差。因此，为了获得准确的摄像机内外参数，需要在针孔模型的基础上考虑透镜畸变的影响。图3-2所示为考虑透镜径向畸变的小孔成像模型图。
  由图3-2可知，光学中心点。为摄像机坐标系oxy原点，O点为图像坐标系OXY原点。空间景物点P的坐标为(X, Y， Z)， 是在理想小孔成像模型条件下点P在摄像机成像平面上的成像点，但由于摄像机镜头存在畸变，实际图像点P的坐标为。然后CMOS上的光信号转变为典型好传输给计算机，在计算机图像平面上显示为点，坐
 
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