機器人視覺與感知
相機外參
相機外參描述的是相機在世界中處於什麼位置、朝著哪個方向。如果說內參是鏡頭固定不變的「性格」,那外參就是它當下的「住址」和「頭部傾角」——機器人一移動或一轉頭,外參就立刻改變。它們其實就是相機的位姿:它在空間中的位置,加上它的朝向。
具體來說,外參是一組旋轉和一組平移,二者合在一起,把座標從大家共用的世界座標系搬進相機自己的座標系——在那個座標系裡,相機位於原點,正沿著鏡頭方向往前看。平移說明要把世界原點滑動多遠才能到達相機;旋轉說明要怎樣轉動世界的座標軸,才能讓它們與相機的上方、右方和前方對齊。把這一對操作作用到房間裡測得的任意一點上,你就知道那一點相對於相機在哪裡——這正是針孔投影把它變成像素之前必須邁出的第一步。
這正是外參對一台運動中的機器人如此關鍵的原因。當機械臂伸展、或漫遊車行駛時,它機載相機的外參時時刻刻都在更新,機器人藉此把所見的畫面與它已經掌握的房間資訊融合起來。外參搞錯了,一張再清晰的圖像也會被釘在世界中錯誤的位置上;外參搞對了,視覺與運動才說著同一種語言。
一台被固定在離地 1.2 公尺、向下傾斜 30 度的相機,其外參就如實記錄著這一切:一段沿牆向上的平移,加上一段讓視線俯向地面的旋轉,於是圖像中看到的一塊地磚,就能被精確地落到真實地面上。
外參=位置+朝向:它們告訴機器人相機在哪裡、又瞄向何方。
由於外參編碼的是一個位置和一個朝向,它本質上就是一次剛體變換——與用來追蹤機器人身上任意一個座標系的數學完全相同。
又稱
另見