分析数码相机定位原理及其相关问题

了解数码相机定位原理，可以加深我们对这种产品的认识，使用起来更加得心应手。特别是从事这方面研制和开发的电子工程师，这些都是基础。本文主要是分析数码相机定位原理，主要是深入分析它的标定的方式、定位的方法，如何利用电子传感器实现光学影像和电子数据之间的转换。
　　数码相机工作原理
　　光线通过镜头或者镜头组进入相机，通过成像元件(即CCD/CMOS传感芯片)根据光线的不同转化为数字信号，数字信号通过影像运算芯片储存在存储设备中，也就是我们常说了相机自身的存储卡或者内存卡中。它集成了影像信息的转换、存储和传输等部件，具有数字化存取模式，与电脑交互处理和实时拍摄等特点(数码相机成像原理)。
　　我们可以通过相机的屏幕也可以观看照片或者已经录制好的视频，也可以通过数据线(一般是USB)或者内存卡和电脑连接，将图片数据或者视频数据传输到个人PC机上浏览。
　　数码相机定位原理
　　指用数码相机摄制物体的相片确定物体表面某些特征点的位置，通过定位，可以让图像更加清晰，和我们肉眼看到的影像对比显得更加真实可信。
　　在摄影测量学中有以下四个标定问题: 这些标定问题主要起源于高空摄影技术,是摄影测量中的经典问题.
　　(1)绝对定位:通过标定点确定两个坐标系在绝对坐标系统中的变换关系,或确定测距 传感器在绝对坐标系中的位置和方向.
　　(2)相对定位:通过场景中的标定点投影确定两个摄象机之间的相对位置和方向.
　　(3)外部定位:通过场景中的标定点投影确定摄象机在绝对坐标系中的位置和方向.
　　(4)内部定位:确定摄象机内部几何参数,包括摄象机常数,主点的位置以及透镜变形的修正量.
　　除了以上四个标定问题外,摄影测量学还解决以下两个问题:一是通过双目立体视差确定点在场景中的实际位置,二是对立体图像对进行校正变换,使得立体图像对的外极线与图像的行平行以便简化后续处理.
　　标定的方式有如下5种：
　　(1)摄影测量学的传统设备标定法：利用描述相机比较多，误差比较大;
　　(2)直接现行变换性:涉及参数少便于计算，确定是误差较大;
　　(3)透视变换短阵法：利用透视变换来建立其成像模型，不需要初始值，可以进行实时计算;
　　(4)相机标定两步法：采用透视短阵变换的方法求解线性系统的相关参数，再以求得的参数为初始值，考虑畸变因素，利用最优化方法求得非线性解，其精确度比较高;
　　(5)双平面标定法：实施起来比较容易，需要考虑的问题比较多，但是精确度比较高。
　　定位常用的有三种：双目测距、反差侦测、棱镜分光,侦测两束光的相位,相位相等则为焦点。最常用的定位方法是双目定位，即用两部相机来定位。对物体上一个特征点，用两部固定于不同位置的相机摄得物体的像，分别获得该点在两部相机像平面上的坐标。对双目定位，精确地确定两部相机的相对位置就是关键，这一过程称为系统标定。