OpenCV  4.10.0
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目标

在本教程中,你将学习如何

  • 如何使用 makeTransformToGlobal 计算姿势
  • 如何使用 makeCameraPose 和 Viz3d::setViewerPose
  • 如何通过轴和观察截锥体来可视化相机位置

代码

你可以从 此处 下载代码。

#include <opencv2/viz.hpp>
#include <iostream>
#include <fstream>
using namespace cv;
using namespace std;
static void help()
{
cout
<< "--------------------------------------------------------------------------" << endl
<< "该程序展示了如何使用 makeTransformToGlobal() 计算所需的姿势,"
<< "如何使用 makeCameraPose 和 Viz3d::setViewerPose。你可以观察场景 "
<< "来自相机视点 (C) 或全局视点 (G)" << endl
<< "用法:" << endl
<< "./transformations [ G | C ]" << endl
<< endl;
}
static Mat cvcloud_load()
{
Mat cloud(1, 1889, CV_32FC3);
ifstream ifs("bunny.ply");
string str;
for(size_t i = 0; i < 12; ++i)
getline(ifs, str);
Point3f* data = cloud.ptr<cv::Point3f>();
float dummy1, dummy2;
for(size_t i = 0; i < 1889; ++i)
ifs >> data[i].x >> data[i].y >> data[i].z >> dummy1 >> dummy2;
cloud *= 5.0f;
return cloud;
}
int main(int argn, char **argv)
{
help();
if (argn < 2)
{
cout << "输入参数缺失" << endl;
return 1;
}
bool camera_pov = (argv[1][0] == 'C');
viz::Viz3d myWindow("坐标系");
myWindow.showWidget("坐标轴", viz::WCoordinateSystem());
Vec3f cam_pos(3.0f,3.0f,3.0f), cam_focal_point(3.0f,3.0f,2.0f), cam_y_dir(-1.0f,0.0f,0.0f);
Affine3f cam_pose = viz::makeCameraPose(cam_pos, cam_focal_point, cam_y_dir);
Affine3f transform = viz::makeTransformToGlobal(Vec3f(0.0f,-1.0f,0.0f), Vec3f(-1.0f,0.0f,0.0f), Vec3f(0.0f,0.0f,-1.0f), cam_pos);
Mat bunny_cloud = cvcloud_load();
viz::WCloud cloud_widget(bunny_cloud, viz::Color::green());
Affine3f cloud_pose = Affine3f().translate(Vec3f(0.0f,0.0f,3.0f));
Affine3f cloud_pose_global = transform * cloud_pose;
if (!camera_pov)
{
viz::WCameraPosition cpw(0.5); // 坐标轴
viz::WCameraPosition cpw_frustum(Vec2f(0.889484, 0.523599)); // 相机视锥
myWindow.showWidget("CPW", cpw, cam_pose);
myWindow.showWidget("CPW_FRUSTUM", cpw_frustum, cam_pose);
}
myWindow.showWidget("bunny", cloud_widget, cloud_pose_global);
if (camera_pov)
myWindow.setViewerPose(cam_pose);
myWindow.spin();
return 0;
}
Affine3 translate(const Vec3 &t) const
a.translate(t) 等价于 Affine(E, t) * a,其中 E 是单位矩阵
n 维密集数据类型
定义 mat.hpp:812
3D 点模板类,它具有 x、y、z 坐标。
定义 types.hpp:255
此 Viz3d 类代表一个 3D 可视化窗口。这个类是共享的。
定义 viz3d.hpp:68
这个 3D 构件可以通过它的轴或视锥来表示它的场景中的相机位置....
定义 widgets.hpp:544
云。
定义 widgets.hpp:681
复合小组件。
定义 widgets.hpp:514
#define CV_32FC3
定义 interface.h:120
int main(int argc, char *argv[])
定义 highgui_qt.cpp:3
与磁盘上的文件关联的文件存储的“黑匣子”表示。
定义 core.hpp:102
STL 命名空间。

说明

以下是程序的一般结构

  • 创建一个可视化窗口。
    viz::Viz3d myWindow("Transformations");
  • 根据摄像机位置、摄像机焦距和 y 方向获取摄像机姿态。
    Point3f cam_pos(3.0f,3.0f,3.0f), cam_focal_point(3.0f,3.0f,2.0f), cam_y_dir(-1.0f,0.0f,0.0f);
    Affine3f cam_pose = viz::makeCameraPose(cam_pos, cam_focal_point, cam_y_dir);
  • 知道摄像机坐标系轴的情况下,获取变换矩阵。
    Affine3f transform = viz::makeTransformToGlobal(Vec3f(0.0f,-1.0f,0.0f), Vec3f(-1.0f,0.0f,0.0f), Vec3f(0.0f,0.0f,-1.0f), cam_pos);
  • 根据 bunny.ply 文件创建云小组件
    Mat bunny_cloud = cvcloud_load();
    viz::WCloud cloud_widget(bunny_cloud, viz::Color::green());
  • 根据摄像机坐标系中的姿态,估计全局姿态。
    Affine3f cloud_pose = Affine3f().translate(Vec3f(0.0f,0.0f,3.0f));
    Affine3f cloud_pose_global = transform * cloud_pose;
  • 如果将视点设置为全局,则可视化摄像机坐标系和视椎空间。
    if (!camera_pov)
    {
    viz::WCameraPosition cpw(0.5); // 坐标轴
    viz::WCameraPosition cpw_frustum(Vec2f(0.889484, 0.523599)); // 相机视锥
    myWindow.showWidget("CPW", cpw, cam_pose);
    myWindow.showWidget("CPW_FRUSTUM", cpw_frustum, cam_pose);
    }
  • 使用估计的全局姿态可视化云小组件
    myWindow.showWidget("bunny", cloud_widget, cloud_pose_global);
  • 如果将视点设置为摄像机,则将查看器姿态设置为cam_pose
    if (camera_pov)
    myWindow.setViewerPose(cam_pose);

结果

  1. 以下是从摄像机视点获得的结果。
  1. 以下是从全局视点获得的结果。