处理测量结果 (Stereo ace)#

本主题介绍如何处理 Basler Stereo ace 相机的测量结果。

概述#

Basler Stereo ace 相机使用校正后的立体图像对来计算视差图、误差图和置信度图。

校正后，可以确保物点投影到左右图像的同一行中。然而，该点在右图像中投影的列总是位于左图像中该点所在列的更左侧，即小于或等于该列。视差是右图像与左图像中列之间的差值，用于表示物点相对于相机的深度或距离。视差图存储了左相机图像中所有像素的视差值。视差越大，物点越近。视差为 0 意味着物点的投影处于同一图像列中，且物点处于无限远处。

有一些因素会阻碍可靠地计算视差：

• 遮挡：遮挡是指物体左侧右侧摄像机无法看到的区域。它们被“隐藏”起来，因此无法确定视差。
• 缺乏纹理：Stereo ace 的投影仪允许您创建纹理，但极端情况除外，例如完全不反射任何光的纯黑色对象。

无法确定视差的像素会被赋值为 0，从而标记为无效。为了区分无效视差测量与处于无限远处的对象的 0 视差测量，后者的视差值会被设置为大于 0 的最小可能视差值。

为了计算视差值，立体匹配算法必须在左右相机图像中找到对应的物点。这些点代表场景中的同一个物点。对于立体匹配，Basler Stereo ace 使用 SGM (Semi-Global Matching)。

计算深度图像和点云#

视差图像包含 16 位无符号整数值。这些值必须乘以 Scan3dCoordinateScale 参数中给出的缩放值，以获取 d 以像素为单位的视差值。要从视差值计算 3D 对象坐标，需要焦距、基线以及主点。这些参数可在 Scan3dFocalLength, Scan3dBaseline, Scan3dPrincipalPointU，和 Scan3dPrincipalPointV 功能中获取。焦距和主点取决于所选组件的图像分辨率。了解这些值后，便可将像素坐标和视差转换成相机坐标系中的 3D 对象坐标。

假设 d16_ik 是视差图像中第 i 列和第 k 行的 16 位视差值，则以像素为单位的浮点视差 d_ik 由以下公式给出：

$$ d_{ik}=d16_{ik} \cdot \mathrm{Scan3dCoordinateScale} $$

以米为单位的 3D 重建可以使用以下参数表示：

$$ P_x=\left(i+0.5-\mathrm{Scan3dPrincipalPointU}\right) \frac{\mathrm{Scan3dBaseline}}{d_{ik}}\ $$

$$ P_y=\left(k+0.5-\mathrm{Scan3dPrincipalPointV}\right) \frac{\mathrm{Scan3dBaseline}}{d_{ik}}\ $$

$$ P_z=\mathrm{Scan3dFocalLength} \frac{\mathrm{Scan3dBaseline}}{d_{ik}} $$

由视差图计算出的所有对象点的集合构成了点云，可用于 3D 建模应用。通过将每个像素中的视差值替换为 P_z 的值，视差图将被转换为深度图。

计算距离#

给定一个点的坐标 (x,y,z) （单位为 mm），该点到相机光学中心的距离可以通过以下公式计算：

$$ d = sqrt( x * x + y * y + z * z ) $$