摄影测量常见概念解析

宽基线和窄基线：

基线的本意是指立体视觉系统中两摄像机光心之间的距离。依据拍摄两幅图 像的视点位置关系可将对应点匹配问题分为宽基线(Wide Baseline)和窄基线匹配(Short Baseline)。宽基线一词用于匹配时，泛指两幅图像有明显不同的情况下的匹配。产生这种情况的原因有可能为摄像机之间的位置相差很大，也有可能由于摄像机旋转或焦距的变化等因素产生的。

宽基线匹配和窄基线匹配的分界不是很严格，但是在窄基线匹配中存在如下假设：摄像机焦距及其它内参数变化不大：摄像机位置不会相差很远，不会有大的转动，对应点的邻域是相似的。

宽基线匹配中则存在如下假设：对图像上的任意点，在另一图像上的对应点可以为任意位置；摄像机可以任意移动，且摄像机的焦距及其它内参数可以有较大的变化；一幅图像上的景物在另一幅图像上可能被遮挡；对应点的邻域有相似的地方，但由于摄像机位置的变化及光照的变化，单依靠邻域的相似不能得到正确的对应。

 窄基线匹配中典型方法是利用邻域的互相关(Neighborhood Cross-Correlation)方法．但在宽基线的情况下，图像之间拍摄距离较远，成像条件存在较大差异，即使是空间同一特征，在图像中所表示出来的光学特性(灰度值，颜色值等)、几何特性(外形，大小等)及空间位置(图像中的位置，方向等)都有很大的不同，再加上噪声、遮挡等因素的存在，此时基于邻域互相关的匹配方法就失效了。在宽基线匹配中，仅仅使用特征本身的信息(比如边缘、角点的位置信息)是难以正确匹配的，研究学者将多个特征尤其是结构性特征予以组合，以形成稳定的特征向量(称为特征描述符)。这种对于图像的几何变形、光照变化等因素保持一定稳定性的特征向量称为不变量(Invariarlt)．不变量技术是宽基线匹配应用中的重要技术。
选自赵辉硕士论文。

极几何：

极几何：epipolar geometry，又称核面几何。
极几何是机器视觉中摄像机标定中的技术名词，在世界坐标系，观察坐标系，像素坐标系等坐标系转换中是很重要的一个概念。
对于双目视觉系统，即有两个摄像机，定义两个摄像机的光学中心点为 C、C‘，在三维空间中存在一个场景点X，这个点与两个摄像机光学中心点共同构成的平面就是极平面π（epipolar plane），每个摄像机都有一个图像平面，分别为Image1和Image2，CX交Image1于x点，C'X交Image2于x'点，而CC'连线分别交两个图像平面于e和e'，这两个点称为极点（epipoles），CC'称为基线（baseline）。极平面与图像平面相交于两条极线（epipolar line）l和l'，这两条极线的关系是对应的（correspondence），而x、e、x'、e'分别位于l和l'上。
随着三维场景点的移动，极平面将绕着基线转动，这些极平面共同构成一个极平面束（an epipolar pencil），这些极平面与图像平面所交汇成的极线族分别都交于两个极点e和e'。
假如我们只知道X投射在图像平面Image1上的投射点x，我们如何去   获知在另一个图像平面上（也就是Image2）x的相应点x'呢，这个相应点x'符合什么样一种几何规则呢？我们知道，极平面是由基线和xX共同构成的，从上面的介绍我们知道了这个相应点（现在还是未知点）也一定位于极平面π上，因此可以得出x'点位于极平面π与另一个图像平面Image2的交线l'上，也即l'是投射点x的反向投影在第二个视角（第二个图像平面）上的图像。这种关系在立体对应算（stereo correspondence algorithm）中有很大的好处，那就是不需要在整幅图像上寻找x的对应点（correspondence points），而只需要把范围限定在极线l'上即可。