第四課 理想點——因缺斯汀

比如利用理想點知識判斷一個妹子是否單身?

先喊一句:百川牛逼。

理想點又稱爲消影點,滅點(vanishing point)。。。忽然想起了國產二次元——《鎮魂街》。

本博客利用理想點測量單幅圖像中物體的尺寸。

測量單圖像中物體的尺寸,屬於單視圖幾何的知識點。

一個問題:如何在單幅圖像上測量物體尺寸?

這個好像跟我的專利相關???暗物質?

說下主要內容吧:

如何測量單幅圖像內物體的尺寸以及攝影機的高度等信息,雖然通過單應變換也可以實際對比測量出尺寸,但這裏主要涉及如何用理想點的方法去進行測量。

理想點是指兩條平行線的交點,具體的公式可以看之前的博客。

由無數理想點連接的線叫做無窮遠線,在這個博客裏稱爲 地平線 。

從圖中看一下理想點的形成:

上面這張圖其實是小孔成像平面圖的3D版,希望大家能構建出這樣的立體模型。我們可以看到,隨着點在藍色的地面上的線(line on groud plane)的位置越來越遠,即從左一直往右走,這個點在成像平面(image plane)上的映射是越接近理想點(vanishing point)的,接下來讓我們看一下兩根平行線的情況。

可以看到,兩條在地面上的平行線,其映射到成像平面後相交於理想點(感覺有點神奇是不是?),屏住呼吸,這裏有個關鍵點需要大家留意一下,大家仔細看一下理想點(vanishing point)與光心(camera center)的關係,是不是等高的?好了,這裏爲後面的傻瓜式測量埋下伏筆。

這個等高是破案關鍵。。。。

理解下上面那個神奇的過程。

那麼理想點彙集成的地平線又是怎麼一回事?

圖中藍色的平行線匯聚成一個理想點,另外橙色的平行線匯聚成一個理想點,那麼兩個理想點連接,就是無窮遠線,也就是本文說到的地平線。

理解下上面的操作:兩個平行線集合(注意這裏怎麼理解),即可來兩點確定一條線。

如果告訴你照片中那位帥哥的身高(嚴格來說是鼻子到腳的高度,因爲好像紫色的地平線相交於小哥哥的鼻子),你能知道房子立柱的高度嗎?或者你能知道拍這張照片的時候,攝像機距離地面的高度嗎???

此圖含有一個網格圖,好多平行線啊,好開心,這樣就能夠很快構建出地平線,來進行測量尺寸啦。假如我們往圖中放進去一個烏龜和一個人,再放進去一把尺子,對於人來說,我們連接尺子的底部和人的底部,相交於地平線一點 O , 再過 O點連接人的頂部,延長線交於尺子的那個點代表的高度,就是人的高度爲5.4,對於烏龜來說,方法是一樣的。

且看下面:

有點不太懂?

其實自學到這裏,我就有點迷糊了,我在想如果我把尺子換個位置放,比如我把圖中的尺子往下移一格,按照原定方法擬測量出來的數值已經要超過我尺子的量程了,渣渣的我在這裏思索了好多,奈何國內沒有什麼好的介紹多視圖幾何的資料或視頻。

終於,在我放眼窗外,武漢秋冬午後校園怡人的景色的時候,我突然靈光一現。莫非這個尺子不是事後諸葛亮?而是提前放置在拍攝場景中的先驗信息?好像這樣解釋的通。

例如,我在拍照前,把這把尺子往下放了一格,就類似於放的和攝像機更近了,那麼整個尺子在照片中的尺寸就會變大,這樣按照原定方法擬測量出來人的高度,也大概會交於我尺子的5.4m處。推薦小夥伴可以試一試。(這說的啥意思?)

好,重點來了!!!再來談下camera height,也就是攝像機高度,這裏是取地平線與尺子的交點作爲高度,這裏的高度是3.3(說明地平線還是很重要的)。同學們也可以想一下,如果我把這把尺子往下放了一格,然後拍張照片,地平線與我新尺子的交點還會是3.3嗎???

其實攝像機高度這個測量,我一直覺得有點神奇好玩,也是寄送給衆多數男性朋友的福利,如下圖

我們可以根據地面上的地磚,找到兩個理想點然後構建地平線。其中紅色是一組平行線,藍色是另外一組平行線,綠色是地平線。雖然我們看不到真正的地平線,但是我們可以根據知識去想象,所以看到這裏的同學,大家應該具備了透視功能,透視地平線的功能。

好了,回到正題第二個福利。那麼根據我們繪製的綠色地平線,我們也可以知道,攝像機的高度是多少,雖然這裏沒有給什麼實際尺寸參照物,但是我們可以知道,攝像機和圖像中的的男生,高度應該差不多的。也就是說,拍照的人和圖中的男生身高近似,初步判斷是哥們,不是情侶。

Robotics: Perception課程。

 

 

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章