5、2D与3D视觉形成及立体采集系统解析

2D与3D视觉形成及立体采集系统解析

1. 图像采集系统中的寄生现象

在图像采集过程中，会出现一些寄生现象，这些现象会对图像质量和后续处理产生影响，尤其是在采集彩色图像时，问题可能更为严重。

1.1 图像信号问题

图像信号可能会出现“触底”情况，此时无法提供用于计算立体匹配的视觉信息。

1.2 光晕效应

光晕效应是由CCD设备某些区域出现过量电荷引起的。部分电荷会扩散到相邻的CCD单元，导致可见的失真。这种现象通常是由进入相机镜头的光线反射造成的。

1.3 场景照明条件

可以使用多种不同的光源来照亮观察场景，并且适用不同的光度模型。通常假设采用朗伯光度模型，即被照亮表面的每个点从各个方向看亮度相同。在立体系统中，如果场景照明不均匀，且立体方法未尝试补偿立体图像对的平均照明局部差异，可能会导致误匹配增加。

1.4 针孔模型的准确性

对于简单相机系统的许多实验结果表明，针孔模型在图像处理方法中具有一定的适用性。例如，对于传感器分辨率为512×512像素的相机系统，实际相机与针孔模型的精度差异约为1/20像素。

2. 立体采集系统基础

当两个静态相机从不同视角观察同一场景时，能实现单静态相机无法完成的深度感知，这是通过三角测量实现的。

2.1 对极几何

对极几何是立体图像采集系统的基础，它基于两个针孔相机。以下是对极几何的一些关键概念：
- 投影平面与中心 ：每个相机由投影平面$π_i$（左相机为$π_l$，右相机为$