第四课 理想点——因缺斯汀

比如利用理想点知识判断一个妹子是否单身?

先喊一句:百川牛逼。

理想点又称为消影点,灭点(vanishing point)。。。忽然想起了国产二次元——《镇魂街》。

本博客利用理想点测量单幅图像中物体的尺寸。

测量单图像中物体的尺寸,属於单视图几何的知识点。

一个问题:如何在单幅图像上测量物体尺寸?

这个好像跟我的专利相关???暗物质?

说下主要内容吧:

如何测量单幅图像内物体的尺寸以及摄影机的高度等信息,虽然通过单应变换也可以实际对比测量出尺寸,但这里主要涉及如何用理想点的方法去进行测量。

理想点是指两条平行线的交点,具体的公式可以看之前的博客。

由无数理想点连接的线叫做无穷远线,在这个博客里称为 地平线 。

从图中看一下理想点的形成:

上面这张图其实是小孔成像平面图的3D版,希望大家能构建出这样的立体模型。我们可以看到,随着点在蓝色的地面上的线(line on groud plane)的位置越来越远,即从左一直往右走,这个点在成像平面(image plane)上的映射是越接近理想点(vanishing point)的,接下来让我们看一下两根平行线的情况。

可以看到,两条在地面上的平行线,其映射到成像平面后相交于理想点(感觉有点神奇是不是?),屏住呼吸,这里有个关键点需要大家留意一下,大家仔细看一下理想点(vanishing point)与光心(camera center)的关系,是不是等高的?好了,这里为后面的傻瓜式测量埋下伏笔。

这个等高是破案关键。。。。

理解下上面那个神奇的过程。

那么理想点汇集成的地平线又是怎么一回事?

图中蓝色的平行线汇聚成一个理想点,另外橙色的平行线汇聚成一个理想点,那么两个理想点连接,就是无穷远线,也就是本文说到的地平线。

理解下上面的操作:两个平行线集合(注意这里怎么理解),即可来两点确定一条线。

如果告诉你照片中那位帅哥的身高(严格来说是鼻子到脚的高度,因为好像紫色的地平线相交于小哥哥的鼻子),你能知道房子立柱的高度吗?或者你能知道拍这张照片的时候,摄像机距离地面的高度吗???

此图含有一个网格图,好多平行线啊,好开心,这样就能够很快构建出地平线,来进行测量尺寸啦。假如我们往图中放进去一个乌龟和一个人,再放进去一把尺子,对于人来说,我们连接尺子的底部和人的底部,相交于地平线一点 O , 再过 O点连接人的顶部,延长线交于尺子的那个点代表的高度,就是人的高度为5.4,对于乌龟来说,方法是一样的。

且看下面:

有点不太懂?

其实自学到这里,我就有点迷糊了,我在想如果我把尺子换个位置放,比如我把图中的尺子往下移一格,按照原定方法拟测量出来的数值已经要超过我尺子的量程了,渣渣的我在这里思索了好多,奈何国内没有什么好的介绍多视图几何的资料或视频。

终于,在我放眼窗外,武汉秋冬午后校园怡人的景色的时候,我突然灵光一现。莫非这个尺子不是事后诸葛亮?而是提前放置在拍摄场景中的先验信息?好像这样解释的通。

例如,我在拍照前,把这把尺子往下放了一格,就类似于放的和摄像机更近了,那么整个尺子在照片中的尺寸就会变大,这样按照原定方法拟测量出来人的高度,也大概会交于我尺子的5.4m处。推荐小伙伴可以试一试。(这说的啥意思?)

好,重点来了!!!再来谈下camera height,也就是摄像机高度,这里是取地平线与尺子的交点作为高度,这里的高度是3.3(说明地平线还是很重要的)。同学们也可以想一下,如果我把这把尺子往下放了一格,然后拍张照片,地平线与我新尺子的交点还会是3.3吗???

其实摄像机高度这个测量,我一直觉得有点神奇好玩,也是寄送给众多数男性朋友的福利,如下图

我们可以根据地面上的地砖,找到两个理想点然后构建地平线。其中红色是一组平行线,蓝色是另外一组平行线,绿色是地平线。虽然我们看不到真正的地平线,但是我们可以根据知识去想象,所以看到这里的同学,大家应该具备了透视功能,透视地平线的功能。

好了,回到正题第二个福利。那么根据我们绘制的绿色地平线,我们也可以知道,摄像机的高度是多少,虽然这里没有给什么实际尺寸参照物,但是我们可以知道,摄像机和图像中的的男生,高度应该差不多的。也就是说,拍照的人和图中的男生身高近似,初步判断是哥们,不是情侣。

Robotics: Perception课程。

 

 

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