? ? ? 注：以下相機(jī)內(nèi)參與外參介紹除來自網(wǎng)絡(luò)整理外全部來自于《視覺SLAM十四講從理論到實(shí)踐 ?第2版》中的第5講：相機(jī)與圖像，為了方便查看，我將每節(jié)合并到了一幅圖像中
? ? ? 相機(jī)與攝像機(jī)區(qū)別：相機(jī)著重于拍攝靜態(tài)圖像，光學(xué)變焦不大；攝像機(jī)著重于拍攝動(dòng)態(tài)視頻，光學(xué)變焦比較大。
? ? ? 相機(jī)的傳感器(CCD, 光學(xué)鏡頭)是有許多像素點(diǎn)按照矩陣的形式排列而成，分辨率就是以水平方向和垂直方向的像素來表示的。分辨率越高，成像后的圖像像素?cái)?shù)就越高，圖像就越清晰。傳感器尺寸越大，一定程度上表示相機(jī)可容納像素個(gè)數(shù)越多，成像的畫幅越大。
? ? ? 像元尺寸:就是每個(gè)像素的面積。單個(gè)像素面積小，單位面積內(nèi)的像素?cái)?shù)量多，相機(jī)的分辨率高。
? ? ? 像素深度:是指每個(gè)像素用多少比特位表示。通常，每個(gè)像素的比特位數(shù)多，表達(dá)圖像細(xì)節(jié)的能力強(qiáng)，這個(gè)像素的顏色值更加豐富、分的更細(xì)，顏色深度就更深。一般像素深度有1位、8位、16位、24位和32位。
? ? ? 曝光：指在攝影過程中進(jìn)入鏡頭照射在感光元件上的光量。曝光時(shí)間:傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)形成一幀圖像，每個(gè)像元接受光信號(hào)的過程叫曝光，所花費(fèi)的時(shí)間叫曝光時(shí)間，也叫快門速度。曝光補(bǔ)償：是一種曝光控制方式，如果環(huán)境光源偏暗，即可增加曝光值以突顯畫面的清晰度。曝光補(bǔ)償就是有意識(shí)地變更相機(jī)自動(dòng)演算出的"合適"曝光參數(shù)，讓照片更明亮或者更昏暗的拍攝手法。
? ? ? 在圖像測(cè)量過程以及機(jī)器視覺應(yīng)用中，為確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，必須建立相機(jī)成像的幾何模型，這些幾何模型參數(shù)就是相機(jī)參數(shù)。求解相機(jī)參數(shù)的過程稱為相機(jī)標(biāo)定。
? ? ? 三維世界中的一個(gè)物體反射或發(fā)出的光線，穿過相機(jī)光心后，投影在相機(jī)的成像平面上。相機(jī)的感光器件接收到光線后，產(chǎn)生測(cè)量值，就得到了像素，形成了我們見到的照片。
? ? ? 相機(jī)將三維世界中的坐標(biāo)點(diǎn)(單位為米)映射到二維圖像平面(單位為像素)的過程能夠用一個(gè)幾何模型進(jìn)行描述。這個(gè)模型有很多種，其中最簡(jiǎn)單的稱為針孔模型。針孔模型是很常用而且有效的模型，它描述了一束光線通過針孔之后，在針孔背面投影成像的關(guān)系。同時(shí)，由于相機(jī)鏡頭上的透鏡的存在，使得光線投影到成像平面的過程中會(huì)產(chǎn)生畸變。因此，我們使用針孔和畸變兩個(gè)模型來描述整個(gè)投影過程。這兩個(gè)模型能夠把外部的三維點(diǎn)投影到相機(jī)內(nèi)部成像平面，構(gòu)成相機(jī)的內(nèi)參數(shù)。

? ? ? 齊次坐標(biāo)是將一個(gè)原本是N維的向量用一個(gè)N+1維向量來表示.
? ? ? 通常認(rèn)為，相機(jī)的內(nèi)參(Camera Intrinsics)在出廠之后是固定的，不會(huì)在使用過程中發(fā)生變化。
? ? ? 內(nèi)參包括：焦距(fx, fy)、主點(diǎn)坐標(biāo)(cx, cy)、畸變參數(shù)。
? ? ? 內(nèi)參作用：把坐標(biāo)從相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到像素坐標(biāo)系中。
? ? ? 外參作用：把坐標(biāo)從世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到相機(jī)坐標(biāo)系中。相機(jī)外參隨著世界坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系的相對(duì)位置而變。
? ? ? 外參：相機(jī)的旋轉(zhuǎn)、平移(相機(jī)的位姿由它的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移向量t來描述)，用于描述在靜態(tài)場(chǎng)景下相機(jī)的運(yùn)動(dòng)，或者在相機(jī)固定時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體的剛性運(yùn)動(dòng)。相比于不變的內(nèi)參，外參會(huì)隨著相機(jī)運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變。旋轉(zhuǎn)矩陣R為3*3，平移向量t為3*1; R,t組合成3*4的矩陣。?

? ? ? 由透鏡形狀引起的畸變(Distortion, 也叫失真)稱為徑向畸變,參數(shù)包括:k1, k2, k3;
? ? ? 由于透鏡和成像面不能嚴(yán)格平行，會(huì)引入切向畸變，參數(shù)包括：p1, p2;
? ? ? 相機(jī)成像過程涉及到四個(gè)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換：世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系、圖像坐標(biāo)系(歸一化坐標(biāo)系)、像素坐標(biāo)系。
? ? ? 在instant-ngp中可通過colmap2nerf.py求相機(jī)的內(nèi)參和外參，運(yùn)算后生成的transforms.json部分內(nèi)容如下：

{
  "camera_angle_x": 0.6797143901096673,
  "camera_angle_y": 0.6796103976473696,
  "fl_x": 1131.2978259257525,
  "fl_y": 1131.4850184079994,
  "k1": 0.010915222368470609,
  "k2": -0.9233170001378709,
  "k3": 0,
  "k4": 0,
  "p1": 0.011664713007717898,
  "p2": -0.004849750483773029,
  "is_fisheye": false,
  "cx": 445.86115401855534,
  "cy": 382.96655347583277,
  "w": 800.0,
  "h": 800.0,
  "aabb_scale": 4,
  "frames": [
    {
      "file_path": "./train/r_16.png",
      "sharpness": 695.979090625,
      "transform_matrix": [
        [
          -0.6656617785641908,
          0.007151776858681357,
          0.7462193033207263,
          2.8758118623856377
        ],
        [
          0.7251107079754902,
          -0.23014046936711052,
          0.6490376148874708,
          2.7371395609739637
        ],
        [
          0.17637703291159618,
          0.9731311404169232,
          0.14800988417722724,
          0.6687713985786954
        ],
        [
          0.0,
          0.0,
          0.0,
          1.0
        ]
      ]
    },
    {
      "file_path": "./train/r_23.png",

? ? ? 其中：
? ? ? (1).camera_angle_x, camera_angle_y: 水平、垂直視角；鏡頭的焦距決定了視角的大小；在colmap2nerf.py中，由焦距求視角的公式為:

camera_angle_x = math.atan(w / (fl_x * 2)) * 2
camera_angle_y = math.atan(h / (fl_y * 2)) * 2

? ? ? (2).fl_x, fl_y: 焦距，若沒有給出可通過水平或垂直視角計(jì)算出，在nerf_loader.cu中的公式為：

fl_x = 0.5f * (float)w / tanf(0.5f * camera_angle_x);
fl_y = 0.5f * (float)h / tanf(0.5f * camera_angle_y);

? ? ? (3).k1,k2,k3,k4: 徑向畸變參數(shù)；
? ? ? (4).p1,p2: 切向畸變參數(shù)；
? ? ? (5).is_fisheye: 是否是魚眼相機(jī)模型；
? ? ? (6).cx,cy: 主點(diǎn)坐標(biāo)；
? ? ? (7).w,h: 分辨率，圖像寬、高；
? ? ? (8).aabb_scale: 對(duì)于在單元立方體(unit cube)外部有可見背景的自然場(chǎng)景，有必要將參數(shù)aabb_scale設(shè)置為2的冪，最大為128;
? ? ? (9).transform_matrix: 外參.文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-484244.html

到了這里，關(guān)于相機(jī)的內(nèi)參和外參介紹的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！