OpenCV: Tính góc giữa máy ảnh và điểm ảnh

Question

Tôi muốn biết cách tôi có thể tính toán góc của một số điểm ảnh trong ảnh liên quan đến webcam mà tôi đang sử dụng. Tôi mới làm điều này và tôi đang sử dụng một webcam. Về cơ bản, tôi chụp ảnh, xử lý nó, và tôi kết thúc với một giá trị pixel trong hình ảnh đó là những gì tôi đang tìm kiếm. Sau đó tôi cần phải bằng cách nào đó biến giá trị pixel đó thành một số lượng có ý nghĩa --- Tôi cần phải tìm một dòng/véc tơ đi qua điểm ảnh và máy ảnh. Tôi không cần cường độ, chỉ là giai đoạn.

Làm cách nào để thực hiện việc này? Hiệu chuẩn máy ảnh có cần thiết không? Tôi đã đọc một chút về nó nhưng không chắc chắn.

Cảm ơn

Answer 1

Bạn không cần phải biết khoảng cách đến đối tượng, chỉ có độ phân giải và góc nhìn của camera.

Tính toán góc chỉ yêu cầu nội suy tuyến tính đơn giản. Ví dụ: giả sử một máy ảnh có độ phân giải 1920x1080 bao gồm góc ngắm 45 độ trên đường chéo.

Trong trường hợp này, sqrt (1920 + 1080) cho 2292,19 pixel dọc theo đường chéo. Điều đó có nghĩa là mỗi pixel đại diện cho 45/2292.19 = .0153994 độ.

Vì vậy, tính khoảng cách từ tâm (tính bằng pixel), nhân với 0,0153994 và bạn có góc từ tâm (đối với máy ảnh đó - cho máy ảnh của bạn, bạn rõ ràng sẽ phải sử dụng độ phân giải và góc của nó xem).

Tất nhiên, điều này có phần gần đúng - độ chính xác của nó sẽ phụ thuộc vào mức độ biến dạng của ống kính. Với một ống kính zoom (đặc biệt là góc rộng hơn), bạn thường có thể dựa vào đó là khá cao. Với một ống kính tiêu cự cố định (đặc biệt là nếu nó không bao phủ một góc rộng hơn 90 độ hoặc hơn) nó sẽ thường là khá thấp.

Nếu bạn muốn cải thiện độ chính xác, bạn có thể bắt đầu bằng cách chụp ảnh hình chữ nhật phẳng với đường thẳng ngay trong góc nhìn của máy ảnh, sau đó tính méo dựa trên độ lệch hoàn toàn thẳng trong ảnh kết quả . Nếu bạn đang làm việc với một ống kính góc cực rộng, điều này có thể gần như cần thiết. Với một ống kính có góc nhìn hẹp hơn (đặc biệt, như đã đề cập, nếu nó là tiêu cự cố định) thì hiếm khi có giá trị (các ống kính này thường chỉ có một phần nhỏ của một phần trăm méo).

Answer 2

Recipe:

1 - Hiệu chỉnh máy ảnh, lấy ma trận camera K và bóp méo thông số D. Trong OpenCV này được thực hiện như mô tả trong tutorial này.

2 - Xóa biến dạng phi tuyến khỏi vị trí pixel quan tâm. Trong OpenCV được thực hiện bằng cách sử dụng thường lệ undistortPoints, mà không cần truyền tham số R và P.

3 - Dự phòng lại các điểm ảnh quan tâm thành tia (đơn vị vectơ với đuôi tại trung tâm camera) trong tọa độ 3D của máy ảnh, bằng cách nhân vị trí pixel trong tọa độ đồng nhất lần nghịch đảo của ma trận máy ảnh.

4 - Góc bạn muốn là góc giữa các vectơ trên và (0, 0, 1), vectơ liên kết với trục tiêu cự của máy ảnh.