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内部カメラパラメータと外部カメラパラメータはどのように定義されますか? -PIX4Dmatic

この記事では、PIX4Dmaticのカメラの内部および外部パラメータの背後にある数学モデルについて詳しく説明します。

カメラの外部パラメータ

外部カメラパラメータは画像ごとに異なります。それらは以下のとおりです。

  • T = (Tx, Ty, Tz) は、世界座標系におけるカメラ投影中心の位置です。
  • Rは 、角度ω、φ、κ(PATB規約)でカメラの向きを定義する回転行列です。

X = (X, Y, Z) が世界座標系における 3D 点である場合、カメラ座標系におけるその位置X' = (X', Y', Z') は次のように表されます。

図1. カメラ外部の3D形状。Tから3D点Xを見たときの画面上の画像を示します。世界座標系は、Z軸が上、Y軸が北、X軸が東を指すように定義されています。.
 

カメラ内部パラメータ:パースペクティブレンズ

歪みのないカメラモデル

歪みのない3D点投影モデルのピクセル座標(x u , y u )は次のように表されます。

ここで、 f はピクセル単位の焦点距離、(cx, cy) はピクセル座標における主点です。

図2.歪みのない透視投影カメラの幾何学的配置。T'から3D点X'を見たときの画面上の画像を示しており、画像座標系の原点は画像の左下隅にある。図1と図2の画像座標系(X'、Y'、Z')は対応している。.

歪みモデル付きカメラ

させて:

同質点とする。

光学中心からの2次元半径の二乗、R 1 、R 2 、R 3は半径方向の歪み係数、T 1 、T 2は接線方向の歪み係数です。カメラ座標系(x hd 、y hd )における歪んだ均質点は次のように表されます。

歪みモデルを用いた3D点投影のピクセル座標(x d , y d )は次のように表されます。

ここで、 f はピクセル単位の焦点距離、(cx, cy) はピクセル座標における主点です。

魚眼レンズ

魚眼レンズの歪みは次のように定義されます。

  • パラメータ C、D、E、F は、
    ピクセル座標における円形画像のアフィン変形を表します。
    アフィン行列の対角要素は焦点距離 f


    非対角要素は投影された画像円の歪みに関連しており、
    最も一般的な場合は回転した楕円になります。

  • 多項式の係数 p 2 、 p 3 、 p 4は次のようになります。ここで、


魚眼レンズ歪みモデルを用いた3D点投影のピクセル座標(x d , y d )は次のように表される。

どこ:

そして、(cx、cy)はピクセル座標における主点です。

例:

画像サイズが5472 x 3648ピクセル(図3)のCanon 6Dカメラに8mm Sigmaレンズを使用する場合、内部パラメータは次のように初期化できます。

  • (cx, cy) = ( 5472/2, 3648/2 ) ピクセルは投影画像円の中心です
  • p2 = p3 = p4 = 0
  • p1 = 1
  • C = F = 1780ピクセルは画像円の半径です
  • E = D = 0
図3.キヤノン6Dに装着した8mmシグマレンズの歪み。.