處理測量結果 (Stereo ace)#

本主題說明如何處理 Basler Stereo ace 相機的測量結果。

總覽#

Basler Stereo ace 相機使用校正後的立體影像對來計算視差、誤差與信賴度影像。

經過校正後，物體點保證會被投影到左右兩張影像的相同列中。然而，該點在右側影像中所投影的行，總是位於左側影像中該點同行的左側，即小於或等於左側影像中的行。視差是指右側與左側影像中行之間的差異，並表示物體點相對於相機的深度或距離。視差影像會儲存左側相機影像中所有像素的視差值。視差越大，表示物體點越近。視差為 0 表示物體點的投影位於相同的影像行中，且物體點位於無限遠處。

有些因素會妨礙視差的可靠計算：

• 遮蔽 (Occlusions)： 遮蔽是指物體左側右側相機無法看見的區域。這些區域在視野中被「隱藏」，因此無法決定視差。
• 缺乏紋理 (Lack of texture)： Stereo ace 的投射器可讓您建立紋理，但極端情況除外，例如完全不會反射任何光的全黑物體。

無法決定視差的像素會被指派 0 的視差值以標記為無效。為了區分無效的視差測量值與無限遠物體 0 的視差測量值，後者的視差值會設為大於 0 的最小可能視差值。

為了計算視差值，立體匹配演算法必須在左右相機影像中找到對應的物體點。這些點代表場景中相同的物體點。為了進行立體匹配，Basler Stereo ace 使用了 SGM (Semi-Global Matching)。

計算深度影像與點雲#

視差影像包含 16 位元無號整數值。這些值必須乘以 Scan3dCoordinateScale 參數中提供的縮放值，以取得以 d 像素為單位的視差值。若要從視差值計算 3D 物體座標，則需要焦距、基線以及主點。這些參數可在 Scan3dFocalLength, Scan3dBaseline, Scan3dPrincipalPointU以及 Scan3dPrincipalPointV 功能中取得。焦距與主點取決於所選元件的影像解析度。了解這些值之後，像素座標與視差即可轉換為相機座標系中的 3D 物體座標。

假設 d16_ik 是視差影像中位於行 i 與列 k 的 16 位元視差值，則以像素為單位的浮點視差 d_ik 給定如下公式：

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

公尺單位的 3D 重建可使用下列參數表示：

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

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

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

由視差影像計算出的所有物件點集合即構成了點雲，可用於 3D 建模應用。透過將每個像素中的視差值替換為 P_z 的值，即可將視差影像轉換為深度影像。

計算距離#

給定一個點的座標 (x,y,z) （以 mm 為單位），該點到相機光學中心的距離可以使用以下公式計算：

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