參考：

• 圖像坐標(biāo)系、攝像機坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系
• 四個坐標(biāo)系簡介和轉(zhuǎn)換
• 世界坐標(biāo)、相機坐標(biāo)、圖像坐標(biāo)、像素坐標(biāo)的原理、關(guān)系，并用matlab仿真

1、像素坐標(biāo)系(Pixel coordinate system)（二維坐標(biāo)系）

攝像機采集的數(shù)字圖像在計算機內(nèi)可以存儲為數(shù)組，數(shù)組中的每一個元素(象素，pixel)的值即是圖像點的亮度(灰度)。如圖4.1所示，在圖像上定義直角坐標(biāo)系u-v，每一象素的坐標(biāo)(u,v)分別是該象素在數(shù)組中的列數(shù)和行數(shù)。故(u,v)是以象素（Pixel）為單位的像素坐標(biāo)系坐標(biāo)。

2、成像平面坐標(biāo)系(Retinal coordinate system)（二維坐標(biāo)系）

由于像素坐標(biāo)系只表示像素位于數(shù)字圖像的列數(shù)和行數(shù)，并沒有用物理單位表示出該像素在圖像中的物理位置，因而需要再建立以物理單位(例如厘米)表示的成像平面坐標(biāo)系x-y，如圖4.1所示。我們用(x,y)表示以物理單位度量的成像平面坐標(biāo)系的坐標(biāo)。在x-y坐標(biāo)系中，原點定義在攝像機光軸和圖像平面的交點處，稱為圖像的主點(principal point)，該點一般位于圖像中心處，但由于攝像機制作的原因，可能會有些偏離，在坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(u0,v0)，每個象素在x軸和y軸方向上的物理尺寸為dx、dy，兩個坐標(biāo)系的關(guān)系如下：
1）已經(jīng)成像坐標(biāo)求像素坐標(biāo)：

其中s’表示因攝像機成像平面坐標(biāo)軸相互不正交引出的傾斜因子(skew factor)。
2）已經(jīng)像素坐標(biāo)求成像坐標(biāo)：

3、相機坐標(biāo)系（三維坐標(biāo)系）

攝影機坐標(biāo)系的原點為攝像機光心，x軸與y軸與圖像的X,Y軸平行，z軸為攝像機光軸，它與圖像平面垂直，以此構(gòu)成的空間直角坐標(biāo)系稱為攝像機坐標(biāo)系，也稱為相機坐標(biāo)系，攝像機坐標(biāo)系是三維坐標(biāo)系。光軸與圖像平面的交點，即為圖像坐標(biāo)系的原點，與圖像的X、Y軸構(gòu)成的直角坐標(biāo)系即為圖像坐標(biāo)系，圖像坐標(biāo)系是二維坐標(biāo)系。

4、世界坐標(biāo)系(World coordinate system)（三維坐標(biāo)系）

在環(huán)境中還選擇一個參考坐標(biāo)系來描述攝像機和物體的位置，該坐標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系。攝像機坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系可用旋轉(zhuǎn)矩陣R與平移向量t來描述。由此，空間中一點P在世界坐標(biāo)系和攝像機坐標(biāo)系下的齊次坐標(biāo)分別為和且存在如下關(guān)系：


其中R是3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣，t是3×1的平移向量， 為（0，0，0），M1是兩個坐標(biāo)系之間的聯(lián)系矩陣。

5、相機模型中的四個平面坐標(biāo)系的關(guān)系：

其中相機內(nèi)參為：


相機外參為：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理：视觉系统中的坐标系介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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