Duanxx的图像处理学习： 透视变换(一)

当人用眼睛看事物的时候，会感觉到近处的东西是比远处的东西要大一些的，通俗的说，这就是透视。

 

         总的来说。透视变换是将3D的世界转换到2D图像上的一种手段，人的视觉系统和摄像头视觉系统也是基于这一工作原理。

        

         对透视变化的研究，就是要搞明确。为什么我们看到的东西会近处大而远处的小。

一 參考系

透视变换最主要是用于測量，因此在说明透视变换之前。有必要说明一下參考系的问题。

为了有效的分析3D世界。以下五种參考系是必要的：

1.        对象參考系（Object）

有时候也叫做本地參考系（Local Coordinate Systems）,能够将其粗鲁的理解为视界中某个物体的以自己为中心的坐标系。其作用范围只在物体本身。比方，当我们在为某个物体建模的时候，我们必须找到一个点，用于将建模用的模块组装起来。

这是一个三维坐标系。

 

2.        世界參考系（World）

也被称为宇宙坐标系（universe Coordinate Systems），这个坐标系是其它全部坐标系的基础，用于将其它的坐标系联系在一起。

这是一个三维坐标系。

 

3.        摄像头參考系（Camera）

一般来说，为了简化模型，我们会如果所使用的摄像头为针孔摄像头，而图像平面被觉得是在焦点前（相机中心）。

摄像头參考系为右手坐标系。而且将Z轴指向图像平面，见下图：

这是一个三维坐标系。

4.        图像參考系（Image Plane）

图像參考系就是在摄像头中的投影面，一般来说，图像參考系的中点就是相应摄像头的焦点的位置，图像平面和摄像头中心的距离为焦距，这个平面会和摄像头的Z轴垂直。

这个參考系的

这是一个二维坐标系。

5.        像素參考系（Pixel）

和图像參考系一样，这也是一个二维的坐标系，在像素參考系中的每一个点都有和图像參考系中有相应关系。

 

五个坐标系之间的空间关系：

         这5个參考系之间的转换关系如此下:

上图就是从3D场景转换到2D图像的整个流程。

二 数学介绍

由这个图能够非常easy知道

当Y不变时，Z向左移动后。Z会变大

那么y就会变小

这就是为什么我们看物体会产生近大远小

的透视效果。

三 世界坐标系到摄像头坐标系

四 摄像头坐标系到图像坐标系