OpenCV圖像識(shí)別之姿態(tài)估計(jì)Pose?Estimation學(xué)習(xí)
目標(biāo)
在本章中，將學(xué)習(xí)
- 利用
calib3d模塊在圖像中創(chuàng)建一些3D效果
基礎(chǔ)
在上一節(jié)相機(jī)校準(zhǔn)中，了解了相機(jī)矩陣、失真系數(shù)等。給定圖案圖像，可以利用以上信息來計(jì)算其姿勢(shì)或物體在空間中的位置，例如其旋轉(zhuǎn)方式， 對(duì)于平面物體，可以假設(shè)Z=0Z = 0Z=0，問題就變成了如何將相機(jī)放置在空間中以查看圖案圖像。 因此，如果知道對(duì)象在空間中的位置，可以在其中繪制一些2D圖來模擬3D效果。
問題是，想在棋盤的第一個(gè)角上繪制3D坐標(biāo)軸(X,Y,Z)。 X軸為藍(lán)色，Y軸為綠色，Z軸為紅色。 因此，實(shí)際上Z軸應(yīng)該感覺像它垂直于棋盤平面。
首先，從先前的校準(zhǔn)結(jié)果中加載相機(jī)矩陣和失真系數(shù)。
import cv2
import pickle
import glob
import numpy as np
# load previously save data
with open(r"cam_calib.p", "rb") as f:
data = pickle.load(f)
mtx = data['cam_matrix']
dist = data['dist_coeffs']
現(xiàn)在創(chuàng)建一個(gè)繪制繪制，該函數(shù)將棋盤上的角（使用cv2.findChessboardCorners()獲得） 和軸點(diǎn)繪制為3D。
def draw(img, corners, imgpts):
corner = tuple(corners[0].ravel())
img = cv2.line(img, corner, tuple(imgpts[0].ravel()), (255, 0, 0), 5)
img = cv2.line(img, corner, tuple(imgpts[1].ravel()), (0, 255, 0), 5)
img = cv2.line(img, corner, tuple(imgpts[2].ravel()), (0, 0, 255), 5)
return img
然后，與前面的情況一樣，創(chuàng)建終止條件，對(duì)象點(diǎn)（棋盤上角的3D點(diǎn)）和軸點(diǎn)。 軸點(diǎn)是3D空間中用于繪制軸的點(diǎn)。 繪制長度為3的軸（單位將根據(jù)基于該尺寸校準(zhǔn)的棋子方形寸）。因此X軸從(0,0,0)繪制為(3,0,0)，Y軸也同樣如此。 對(duì)于Z軸，從(0,0,0)繪制為(0,0,-3)。 負(fù)號(hào)表示它朝向相機(jī)繪制。
criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 30, 0.001) objp = np.zeros((6*7, 3), np.float32) objp[:,:2] = np.mgrid[0:7,0:6].T.reshape(-1,2) axis = np.float32([[3,0,0], [0,3,0], [0,0,-3]]).reshape(-1,3)
現(xiàn)在，加載每個(gè)圖像，搜索7x6的網(wǎng)格圖像。如果找到，將使用子角像素對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。然后使用函數(shù)cv2.solvePnPRansac()計(jì)算旋轉(zhuǎn)和平移。一旦有了這些變換矩陣，就可以使
用它們將軸點(diǎn)投影到圖像平面上。簡而言之，在圖像平面上找到與3D空間中(3,0,0),(0,3,0),
(0,0,3)中的每一個(gè)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。一旦獲得它們，就可以使用draw()函數(shù)從第一個(gè)角到這些點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)繪制線條。
for fname in glob.glob('right*.jpg'):
img = cv2.imread(fname)
gray = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
ret, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, (7, 6),None)
if ret == True:
corners2 = cv2.cornerSubPix(gray,corners,(11, 11), (-1, -1), criteria)
# Find the rotation and translation vectors.
ret,rvecs, tvecs = cv2.solvePnP(objp, corners2, mtx, dist)
# project 3D points to image plane
imgpts, jac = cv2.projectPoints(axis, rvecs, tvecs, mtx, dist)
img = draw(img,corners2,imgpts)
cv2.imshow('img',img)
k = cv2.waitKey(0) & 0xFF
if k == ord('s'):
cv2.imwrite(fname[:6]+'.png', img)
cv2.destroyAllWindows()
每個(gè)軸長3個(gè)單位。
繪制立方體
如果要繪制立方體，修改draw()函數(shù)和軸點(diǎn)。 修改后的draw()函數(shù):
def draw(img, corners, imgpts):
imgpts = np.int32(imgpts).reshape(-1,2)
# draw ground floor in green
img = cv2.drawContours(img, [imgpts[:4]],-1,(0,255,0),-3)
# draw pillars in blue color
for i, j in zip(range(4),range(4,8)):
img = cv2.line(img, tuple(imgpts[i]), tuple(imgpts[j]),(255),3)
# draw top layer in red color
img = cv2.drawContours(img, [imgpts[4:]],-1,(0,0,255),3)
return img
修改的軸點(diǎn)。它們是3D空間中多維數(shù)據(jù)集的8個(gè)角：
axis = np.float32([[0,0,0], [0,3,0], [3,3,0], [3,0,0],
[0,0,-3],[0,3,-3],[3,3,-3],[3,0,-3] ])
如果對(duì)圖形，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等感興趣，則可以使用OpenGL渲染更復(fù)雜的圖形（感謝毛星云大佬）。
附加資源
以上就是OpenCV圖像識(shí)別之姿態(tài)估計(jì)Pose Estimation學(xué)習(xí)的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于OpenCV圖像識(shí)別姿態(tài)估計(jì)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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