若忽略畸变,则透视模型是三维刚性变换、针孔成像的透视投影(三维至二维)、沿感光像素排列方向的尺度缩放(和平移)三个映射的复合。使用合适的坐标系,可保证针孔成像仅仅是将三维空间点的,
坐标除以
坐标和焦距的比值,尺度缩放也可以在二维坐标的
,
方向上解耦。
针孔成像的射影除法可利用齐次坐标转换为一个3×4投影矩阵和空间四维齐次向量的乘积。其中投影矩阵只有三个对角元非零,前两个对角元对应针孔成像模型的焦距,第三个对角元为1。同理尺度缩放和平移在齐次坐标下对应一个3×3变换矩阵,这两个矩阵的乘积共有4个自由度,对应的参数构成相机内参。
上述构造方法说明在合适的齐次坐标下,透视模型可写为具有10个自由度的一个3×4的齐次矩阵,且矩阵左边的3×3子矩阵非奇异。反之透视模型矩阵
给出了模型的许多信息,对
进行分解可以得到刚性变换阵和标定矩阵,
的一维右零空间是相机光心的世界齐次坐标,
的前三列是世界坐标系轴的消隐点,
的前2行各是图像平面的轴与光轴构成的平面(称为轴平面)的矢量表示,
的第3行是过相机光心垂直于相机光轴的平面(称为主平面)的矢量表示。计算表明若感光像素出现平行四边形方式的畸变,则透视模型矩阵
将增加一个自由度,共有11个自由度。