本發(fā)明涉及路面采集技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

路面不平度的采集方式隨著科技的發(fā)展多種多樣，但是更加精確的采集三維道路表面的信息一直是人們追求的目標(biāo)。目前在車輛動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于路面激勵(lì)的標(biāo)準(zhǔn)已是多年之前制定的，科技研究中需要的是真實(shí)路面的信息，因?yàn)槿S道路表面形貌對(duì)于車輛的操作穩(wěn)定性、使用壽命、行駛安全性和平順性等起到關(guān)鍵作用，因此，實(shí)測(cè)三維道路表面三維數(shù)據(jù)對(duì)科技的進(jìn)展和研究具有非常重要的意義。

現(xiàn)有的非接觸式路面不平度采集儀多為激光式路面不平度檢測(cè)儀，已經(jīng)得到較多的應(yīng)用，但是此裝置精確度和方便性方面還是有待提高，不能全面地測(cè)量三維路面譜的數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種非接觸式的三維道路表面形貌的采集方法和裝置，裝置簡(jiǎn)單，操作方便，可以更加精確和方便地測(cè)量和提供三維道路表面形貌的數(shù)據(jù)信息。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：其特征在于：步驟包括：

(1)、標(biāo)定初始條件：在控制及處理裝置中設(shè)定初始條件；在初始位置將相機(jī)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，選定一塊水平的平面區(qū)域?yàn)槌跏紖^(qū)域，設(shè)定初始區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的高程值均為0；

(2)、采集測(cè)試區(qū)域路表圖像：利用采集車進(jìn)行測(cè)試區(qū)域的路表圖像連續(xù)采集，采集測(cè)試區(qū)域路表圖像的速度即為車輛運(yùn)行速度，在控制及處理裝置中設(shè)定采集頻率，利用電荷耦合器件chargecoupleddevice，也就是ccd相機(jī)采集測(cè)試區(qū)域路表圖像，并保持ccd相機(jī)始終與所述步驟1中的平面區(qū)域垂直；

(3)、計(jì)算三維坐標(biāo)：控制及處理裝置利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，根據(jù)測(cè)試區(qū)域與初始區(qū)域的高度差變化，計(jì)算得到各個(gè)測(cè)試區(qū)域的多點(diǎn)三維坐標(biāo)并輸出三維坐標(biāo)值數(shù)據(jù)；

(4)、根據(jù)輸出的多點(diǎn)三維坐標(biāo)值數(shù)據(jù)、采集測(cè)試區(qū)域路表圖像的速度和采集頻率，通過(guò)matlab編程，把數(shù)據(jù)整合，得到測(cè)試區(qū)域的三維表面形貌信息。

作為優(yōu)選，步驟2中ccd相機(jī)采集測(cè)試區(qū)域路表圖像是使用兩個(gè)ccd相機(jī)同步進(jìn)行高頻的采集，以獲得更加精確的路表圖像。

作為優(yōu)選，步驟3計(jì)算多點(diǎn)三維坐標(biāo)方法為：控制及處理裝置在采集的第一張圖中自動(dòng)定義若干晶格片作為初始的坐標(biāo)；在隨后測(cè)量過(guò)程中，每個(gè)階段都采用攝影測(cè)量的技術(shù)，獲得每個(gè)晶格片的新的坐標(biāo)；控制及處理裝置根據(jù)地面區(qū)域光的折射量，由測(cè)量得到的每個(gè)階段晶格片3d坐標(biāo)值，計(jì)算出路表的三維坐標(biāo)；計(jì)算的數(shù)據(jù)用圖形的方式表達(dá)，并可輸出為tift、jpeg的文件或以ascii格式輸出。

一種非接觸式的三維道路表面形貌的采集裝置，其特征在于：包括車體、一個(gè)以上ccd相機(jī)、相機(jī)支架的轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和控制及處理裝置；所述控制及處理裝置設(shè)置在車體內(nèi)，ccd相機(jī)、相機(jī)支架和轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置在車體尾部，且ccd相機(jī)伸出車體在車體外；轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與相機(jī)支架相連接，ccd相機(jī)通過(guò)固定支座設(shè)置在相機(jī)支架上；ccd相機(jī)和轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都與控制及處理裝置相連；通過(guò)控制及處理裝置控制轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)相機(jī)支架，進(jìn)而調(diào)節(jié)ccd相機(jī)始終保持與所述平面區(qū)域垂直；ccd相機(jī)將采集到的測(cè)試區(qū)域路表圖像傳輸給控制及處理裝置。

作為優(yōu)選，轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)、凸輪和陀螺儀；陀螺儀和電機(jī)都連接控制及處理裝置，凸輪與電機(jī)的傳動(dòng)軸相連；兩個(gè)支撐桿分別設(shè)置在相機(jī)支架兩側(cè)，相機(jī)支架兩端設(shè)置ccd相機(jī)，兩個(gè)支撐桿通過(guò)端部安裝的滾輪與凸輪相接觸；陀螺儀安裝在相機(jī)支架上，且電機(jī)設(shè)置在車體內(nèi)；陀螺儀檢測(cè)到的相機(jī)支架位置傳輸給控制及處理裝置，控制及處理裝置經(jīng)過(guò)分析得到相機(jī)支架與相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)相機(jī)支架所處位置的角度差，進(jìn)而控制及處理裝置控制電機(jī)帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)相機(jī)支架一直處于相對(duì)相機(jī)支架初始位置水平，保證ccd相機(jī)始終與所述初始平面區(qū)域垂直。

進(jìn)一步地，還包括減震墊，減震墊固定在車體的底座上，減震墊通過(guò)連接桿與ccd相機(jī)的固定支座相連。

作為優(yōu)選，減震墊為橡膠墊。

作為優(yōu)選，ccd相機(jī)(2)為兩個(gè)，分別安裝在相機(jī)支架(3)兩端。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明裝置簡(jiǎn)單，操作方便，可以更加精確地測(cè)量和提供三維道路表面形貌的數(shù)據(jù)信息。上述方法開(kāi)創(chuàng)了利用相機(jī)動(dòng)態(tài)測(cè)量三維路面譜的方法，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)相機(jī)的分辨率來(lái)改變采集頻率?，F(xiàn)在大部分路面不平度采集儀采集的數(shù)據(jù)還都是二維數(shù)據(jù)，采樣的數(shù)據(jù)不全面。利用上述方式，可以得到測(cè)量范圍內(nèi)的完整的三維道路表面形貌。上述裝置便于安裝和測(cè)量，在測(cè)量車速不高的的情況下，一般轎車就能滿足測(cè)量要求，有利于該測(cè)量方法今后的發(fā)展和應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的正面示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明相機(jī)模型坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是(xw,yw,zw)向(u,v)的變換流程圖。

圖中：1、車體；2、ccd相機(jī)；3、相機(jī)支架；4、控制及處理裝置；5、電機(jī)；6、凸輪；7、傳動(dòng)軸；8、連接桿；9、減震墊；10、滾輪；11、陀螺儀；12、轉(zhuǎn)動(dòng)副。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

一種非接觸式的三維道路表面形貌的采集方法的一個(gè)實(shí)施例，步驟包括：

(1)、標(biāo)定初始條件：在控制及處理裝置中設(shè)定初始條件；在初始位置將相機(jī)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，選定一塊水平的平面區(qū)域?yàn)槌跏紖^(qū)域，設(shè)定初始區(qū)域內(nèi)所有點(diǎn)的高程值均為0；

(2)、采集測(cè)試區(qū)域路表圖像：利用采集車進(jìn)行測(cè)試區(qū)域的路表圖像的連續(xù)采集，采集測(cè)試區(qū)域路表圖像的速度即為車輛運(yùn)行速度，在控制及處理裝置中設(shè)定采集頻率，利用電荷耦合器件chargecoupleddevice，也就是ccd相機(jī)采集測(cè)試區(qū)域路表圖像，并保持ccd相機(jī)始終與所述步驟1中的平面區(qū)域垂直；

(3)、計(jì)算三維坐標(biāo)：控制及處理裝置利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，根據(jù)測(cè)試區(qū)域與初始區(qū)域的高度差變化，計(jì)算得到各個(gè)測(cè)試區(qū)域的多點(diǎn)三維坐標(biāo)并輸出三維坐標(biāo)值數(shù)據(jù)；

(4)、根據(jù)輸出的多點(diǎn)三維坐標(biāo)值數(shù)據(jù)、采集測(cè)試區(qū)域路表圖像的速度和采集頻率，通過(guò)matlab編程，把數(shù)據(jù)整合，得到測(cè)試區(qū)域的三維表面形貌信息。

標(biāo)定后的相機(jī)有較高的清晰度，通過(guò)標(biāo)定確定采集區(qū)域的面積和單位面積中三維路面譜的采集點(diǎn)數(shù)。在正式測(cè)量之前，汽車運(yùn)行至少200m，保證測(cè)量時(shí)車速的穩(wěn)定。使用過(guò)程中，保證電機(jī)、陀螺儀及計(jì)算機(jī)的電源不會(huì)中斷。

定義初始區(qū)域，在初始位置用一平板置于采集窗口底部，使其處于水平位置，保證初始位置的各個(gè)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)一致，均定義為零值。根據(jù)車速調(diào)節(jié)采集頻率，通過(guò)計(jì)算，使控制及處理裝置控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)并進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。通過(guò)控制及處理裝置控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)，達(dá)到控制ccd相機(jī)支架轉(zhuǎn)角的目的，使相機(jī)支架3相對(duì)于初始位置一直處于水平位置。

步驟2中ccd相機(jī)采集測(cè)試區(qū)域路表圖像是使用兩個(gè)ccd相機(jī)同步進(jìn)行高頻的采集，以獲得更加精確的路表圖像，ccd相機(jī)2采取動(dòng)態(tài)采集的方式，區(qū)別于一般的相機(jī)利用靜態(tài)采集圖像的方式，采集的范圍更廣。

ccd相機(jī)上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，ccd相機(jī)上包含的像素?cái)?shù)越多，其提供的畫(huà)面分辨率也就越高。ccd相機(jī)經(jīng)過(guò)標(biāo)定以后，可以達(dá)到精確測(cè)量的目的，測(cè)量范圍可達(dá)20m²，最低分辨率達(dá)0.01mm，同時(shí)使用兩個(gè)相機(jī)，可以通過(guò)對(duì)比，得到更精確的數(shù)據(jù)。進(jìn)行ccd相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的設(shè)定，是通過(guò)二維圖像映射外部三維空間的一個(gè)最基本步驟，它要解決的就是三維空間坐標(biāo)和二維圖像坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過(guò)變換矩陣，建立世界坐標(biāo)系的物體的三維坐標(biāo)點(diǎn)到二維圖像像素坐標(biāo)系中像素點(diǎn)的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系，世界坐標(biāo)系是系統(tǒng)的絕對(duì)坐標(biāo)系，在沒(méi)有建立用戶坐標(biāo)系之前畫(huà)面上所有點(diǎn)的坐標(biāo)都是以該坐標(biāo)系的原點(diǎn)來(lái)確定各自的位置的。

步驟3計(jì)算多點(diǎn)三維坐標(biāo)方法為：控制及處理裝置在采集的第一張圖中自動(dòng)定義若干晶格片作為初始的坐標(biāo)；在隨后測(cè)量過(guò)程中，每個(gè)階段都采用攝影測(cè)量的技術(shù)，獲得每個(gè)晶格片的新的坐標(biāo)；控制及處理裝置根據(jù)地面區(qū)域的光的折射量，由測(cè)量得到的每個(gè)階段晶格片3d坐標(biāo)值，計(jì)算出路表的三維坐標(biāo)；計(jì)算的數(shù)據(jù)用圖形的方式表達(dá)，并可輸出為tift、jpeg的文件或以ascii格式輸出。tift(taggedimagefileformat)和jpeg(jointphotographicexpertsgroup)(聯(lián)合圖像專家小組)都是一種圖像文件格式；ascii為ascii(americanstandardcodeforinformationinterchange，美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼)是基于拉丁字母的一套電腦編碼系統(tǒng)，主要用于顯示現(xiàn)代英語(yǔ)和其他西歐語(yǔ)言。它是現(xiàn)今最通用的單字節(jié)編碼系統(tǒng)，并等同于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iso/iec646。

如圖1-3所示，為本發(fā)明一種非接觸式的三維道路表面形貌的采集裝置，包括車體1、一個(gè)以上ccd相機(jī)2、相機(jī)支架3的轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和控制及處理裝置4；所述控制及處理裝置4設(shè)置在車體1內(nèi)，ccd相機(jī)、相機(jī)支架3和轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)置在車體1尾部，且ccd相機(jī)伸出車體1在車體1外；轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與相機(jī)支架3相連接，ccd相機(jī)2通過(guò)固定支座分別設(shè)置在相機(jī)支架3上；ccd相機(jī)2和轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都與控制及處理裝置4相連；通過(guò)控制及處理裝置4控制轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)相機(jī)支架3，進(jìn)而調(diào)節(jié)ccd相機(jī)2始終保持與所述平面區(qū)域垂直；ccd相機(jī)2將采集到的測(cè)試區(qū)域路表圖像傳輸給控制及處理裝置4。

相機(jī)支架3與車體1中伸出的橫梁通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副12相連，保證相機(jī)支架3相對(duì)于車體1只能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

ccd相機(jī)(2)為兩個(gè)，分別安裝在相機(jī)支架(3)兩端，能更大更全面的采集路面信息。

所述轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)5、凸輪6和陀螺儀11；陀螺儀11和電機(jī)5都連接控制及處理裝置4，凸輪6與電機(jī)5的傳動(dòng)軸7相連，電機(jī)5通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制及處理裝置4相連；兩個(gè)支撐桿分別設(shè)置在相機(jī)支架3兩側(cè)，相機(jī)支架3兩端設(shè)置ccd相機(jī)2，且ccd相機(jī)2與地面垂直，兩個(gè)支撐桿通過(guò)端部設(shè)有的滾輪10與凸輪6相接觸；陀螺儀11安裝在相機(jī)支架3上，且電機(jī)5安裝在車體1內(nèi)；陀螺儀11檢測(cè)到的相機(jī)支架3位置傳輸給控制及處理裝置4，控制及處理裝置4經(jīng)過(guò)分析得到相機(jī)支架3與相機(jī)標(biāo)準(zhǔn)位置時(shí)相機(jī)支架3所處位置的角度差，進(jìn)而控制及處理裝置4控制電機(jī)5帶動(dòng)凸輪6轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)相機(jī)支架3一直處于相對(duì)相機(jī)支架3初始位置水平，保證ccd相機(jī)2始終與所述平面區(qū)域垂直。陀螺儀11用于測(cè)量相機(jī)轉(zhuǎn)角。陀螺儀11與控制及處理裝置4相連，實(shí)時(shí)接收相機(jī)支架3相對(duì)于初始位置的轉(zhuǎn)角，利用控制及處理裝置4控制伺服電機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制及處理裝置4計(jì)算得到需要旋轉(zhuǎn)的角度，可以準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制相機(jī)支架3的轉(zhuǎn)動(dòng)，保證相機(jī)支架3相對(duì)于初始位置，一直處于水平位置。

由于相機(jī)支架3具有傳力不大、行程不大的特點(diǎn)，該機(jī)構(gòu)使用凸輪6帶動(dòng)滾輪10使從動(dòng)橫桿擺動(dòng)，在低速行駛時(shí)，凸輪6可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制，陀螺儀11用于檢測(cè)相機(jī)支架3與初始水平位置時(shí)的角度差；控制及處理裝置4用于接收相機(jī)支架3所處位置，并與初始水平位置時(shí)進(jìn)行比較得出角度差，根據(jù)比較結(jié)果，經(jīng)過(guò)控制及處理裝置4控制電機(jī)5帶動(dòng)凸輪6來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整其角度，達(dá)到讓相機(jī)支架3一直處于相對(duì)初始位置水平的目的。

還包括減震墊9，減震墊9固定在車體1的底座上，減震墊9通過(guò)連接桿8與相機(jī)的固定支座相連。減震墊9為了保證ccd相機(jī)2的測(cè)量精度，防止采集裝置的振動(dòng)或顫動(dòng)。

減震墊9為橡膠墊。利用的是橡膠減震墊9的高彈態(tài)和高黏態(tài)的特點(diǎn)；橡膠的彈性是其卷曲分子的構(gòu)像的變化產(chǎn)生的，橡膠分子間相互作用會(huì)妨礙分子鏈的運(yùn)動(dòng)，又表現(xiàn)出粘性特點(diǎn)，以致應(yīng)力與應(yīng)變往往處于不平衡的狀態(tài)。橡膠的這種卷曲的長(zhǎng)縫分子結(jié)構(gòu)及分子間存在的較弱的次級(jí)力，使得橡膠材料呈現(xiàn)出獨(dú)特的粘彈性能，因而具有良好的減震和緩沖性能。

相機(jī)設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)即進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定的原理如下：

1.理想的相機(jī)成像模型

在不考慮畸變的情況下，建立如圖4所示的相機(jī)模型。

物體到圖像之間的轉(zhuǎn)化，經(jīng)歷了下面四個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換：

1.1三維世界坐標(biāo)系owxwywzw

這是基于不存在誤差的基礎(chǔ)上建立的坐標(biāo)系，是一個(gè)理想的模型。這是后兩個(gè)模型的參考，可以作為對(duì)比的基礎(chǔ)。

1.2相機(jī)坐標(biāo)系oxyz

該坐標(biāo)系的原點(diǎn)是攝像機(jī)的光心，ccd像平面到原點(diǎn)的距離為f，即理想成像系統(tǒng)的有效焦距，坐標(biāo)系的軸與光軸重合。

1.3相機(jī)圖像坐標(biāo)系o'xy

該二維坐標(biāo)系定義在ccd像平面上，其中光軸與像平面的交點(diǎn)定義為原點(diǎn)o'，x軸、y軸分別平行于x、y軸。

1.4計(jì)算機(jī)像平面坐標(biāo)系ouv

在這一坐標(biāo)系中，原點(diǎn)在圖像的左上角。這是一個(gè)建立在ccd像平面中的二維坐標(biāo)系，u軸和v軸組成坐標(biāo)系，前者為水平軸，后者為垂直軸，方向向右、向下。

上面我們討論的四個(gè)坐標(biāo)系中，只有最后一個(gè)坐標(biāo)系的單位是像素。前三者的單位都是毫米。

一個(gè)被測(cè)點(diǎn)p，其三維坐標(biāo)為(xw,yw,zw)，像機(jī)坐標(biāo)系為(x,y,z)，其經(jīng)過(guò)拍攝后，在相機(jī)圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(x,y)，最后得到計(jì)算機(jī)像面坐標(biāo)系的坐標(biāo)(u,v)，這四步的變換過(guò)程如5所示。

2、坐標(biāo)變換過(guò)程：

2.1、剛體變換(從世界坐標(biāo)系到相機(jī)坐標(biāo)系)

在剛體變換過(guò)程中世界坐標(biāo)系中的一點(diǎn)到相機(jī)坐標(biāo)系中的點(diǎn)，可以由一個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣r以及一個(gè)平移矩陣τ來(lái)描述，則存在如下剛體變換公式：

其中r為3x3的旋轉(zhuǎn)矩陣()，τ是一個(gè)三維平移向量，化為齊次坐標(biāo)形式有：

2.2、畸變校正

在上面的坐標(biāo)系公式推導(dǎo)的過(guò)程中，我們遵循的是線性相機(jī)模型，但是實(shí)際的相機(jī)由于鏡頭制作工藝等原因，使相機(jī)獲取的原始圖像是含有畸變的，畸變的圖像的像點(diǎn)、投影中心、空間點(diǎn)不存在共線關(guān)系，所以如果要想直接運(yùn)用線性模型來(lái)描述三維世界空間的點(diǎn)與像點(diǎn)之間的關(guān)系，必須先對(duì)畸變的圖像進(jìn)行校正。

畸變模型矯正公式為：

(xu,yu)為針孔線性模型計(jì)算出來(lái)的圖像點(diǎn)坐標(biāo)的理想值，(x,y)是實(shí)際的圖像點(diǎn)的坐標(biāo)，δx,δy是非線性畸變值，它與圖像點(diǎn)在圖像中的位置有關(guān)。

2.3、數(shù)字化圖像(理想圖像物理坐標(biāo)系到圖像像素坐標(biāo)系)

圖像物理坐標(biāo)系的原點(diǎn)，也即光軸與像平面的交點(diǎn)在理想情況下應(yīng)該是位于圖像的中心點(diǎn)，但是由于相機(jī)制造方面的原因，一般都是有偏離，只不過(guò)是鏡頭的制造工藝高低而偏離不同尺度而已，若圖像物理坐標(biāo)系(x,y)原點(diǎn)在圖像坐標(biāo)系(u,v)中的坐標(biāo)為(u0,v0)，像面上每一個(gè)像素點(diǎn)在x軸，y軸方向上的物理尺寸為dx,dy，則圖像中任意一個(gè)像素在兩個(gè)坐標(biāo)系中滿足如下關(guān)系：(注意每個(gè)物理像素都是有物理尺寸的，并且注意由于工藝原因每個(gè)像素點(diǎn)是一個(gè)長(zhǎng)方形，并不是一個(gè)嚴(yán)格的正方形)

化為齊次坐標(biāo)與矩陣形式為：

得到一個(gè)三維空間坐標(biāo)點(diǎn)到實(shí)際圖像像素坐標(biāo)點(diǎn)的映射，如下：

m1,m2分別是攝像機(jī)標(biāo)定的內(nèi)外參數(shù)，m1相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，m2為外部參數(shù)，包括旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣τ。m為3*4矩陣，稱為投影矩陣；m1完全由fx、fy、u0、v0決定，只與相機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)，這些參數(shù)稱為攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)；m2完全由相機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的方位決定，稱為相機(jī)的外部參數(shù)；xw為空間點(diǎn)的世界坐標(biāo)系下的齊次坐標(biāo)，(xw,yw,zw)為世界坐標(biāo)系中的一個(gè)點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。