Pregunta A Posicionamiento de cámaras digitales
El posicionamiento de cámaras digitales se usa ampliamente en la supervisión del tráfico (policía electrónica) y otros aspectos. El llamado posicionamiento de la cámara digital se refiere al uso de una cámara digital para tomar fotografías de un objeto para determinar la ubicación de ciertos puntos característicos en la superficie del objeto. El método de posicionamiento más utilizado es el posicionamiento binocular, que utiliza dos cámaras para el posicionamiento. Para un punto característico del objeto, utilice dos cámaras fijadas en diferentes posiciones para capturar la imagen del objeto y obtener las coordenadas del punto en los planos de imagen de las dos cámaras. Siempre que se conozcan las posiciones relativas precisas de las dos cámaras, se puede utilizar el método geométrico para obtener las coordenadas del punto característico en el sistema de coordenadas que fija una cámara, es decir, se determina la posición del punto característico. Por lo tanto, para el posicionamiento binocular, la clave es determinar con precisión las posiciones relativas de las dos cámaras. Este proceso se denomina calibración del sistema.
Un método de calibración consiste en dibujar una serie de puntos en una placa plana, tomar fotografías con dos cámaras al mismo tiempo y obtener los puntos de imagen de estos puntos en sus planos de imagen, utilizando estos dos conjuntos. de puntos de la imagen. Las posiciones relativas de las dos cámaras se pueden obtener utilizando la relación geométrica. Sin embargo, no podemos obtener directamente "puntos" sin dimensiones geométricas ni en el plano del objeto ni en el plano de la imagen. El método real consiste en dibujar varios círculos (llamados objetivos) en el plano del objeto y sus centros son puntos geométricos. Sus imágenes generalmente están deformadas, como se muestra en la Figura 1, por lo que la imagen del centro del círculo debe encontrarse con precisión a partir de las imágenes de estos círculos en el objetivo y se puede lograr la calibración.
Figura 1 Imagen de un círculo en el objetivo
Alguien diseñó el objetivo de la siguiente manera. Tome un cuadrado con una longitud de lado de 100 mm y use cuatro vértices (correspondientes a A, C). , D, E) es el centro del círculo y 12 mm es el radio para dibujar un círculo. Tome B en el lado AC a 30 mm del punto A como centro y 12 mm como radio para dibujar un círculo, como se muestra en la Figura 2.
Figura 2 Diagrama esquemático del objetivo
La imagen se captura con una cámara digital fija, como se muestra en la Figura 3.
Figura 3 Imagen del objetivo
Por favor:
(1) Establezca un modelo matemático y un algoritmo para determinar el centro del círculo en el objetivo en el plano de la imagen de la cámara Coordenadas de la imagen, donde el origen del sistema de coordenadas se toma en el foco de la cámara y el plano x-y es paralelo al plano de la imagen;
(2) Para el objetivo y su imagen dada En la Figura 2 y la Figura 3 respectivamente, calcule el objetivo. Las coordenadas de la imagen del centro del círculo en el plano de la imagen. La distancia de la imagen de la cámara (es decir, la distancia desde el foco al plano de la imagen) es de 1577 unidades de píxeles (. 1 mm equivale aproximadamente a 3,78 unidades de píxeles) y la resolución de la cámara es 1024×786;
(3) Diseñe un método para probar su modelo y analice la precisión y estabilidad del método;
(4) Establecer un método para utilizar este objetivo para dar la relación relativa entre dos cámaras fijas. Modelos matemáticos y métodos de ubicación.