8、2D与3D视觉形成技术解析

2D与3D视觉形成技术解析

在计算机视觉领域，2D和3D视觉的形成是一个关键的研究方向，涉及到深度分辨率、立体图像匹配、相机校准等多个重要方面。下面将对这些内容进行详细解析。

1. 深度分辨率分析

深度分辨率是衡量立体视觉系统性能的一个重要指标。对于一个具有恒定参数的立体设置（水平像素分辨率$R_h = 1024$像素，视角$α = 60^{\circ}$，基线$b$分别为5cm和30cm），深度分辨率$R$与距离$Z$存在一定的关系。

通过公式$R = \frac{Z^2}{[R_hb/2 \tan(α/2)] - Z}$可以计算出不同距离$Z$和基线$b$下的深度分辨率$R$，具体数值如下表所示：
| $Z[m]$ | $b = 0.05[m]$ | $b = 0.3[m]$ |
| ---- | ---- | ---- |
| 0.1 | 0.000226 | 0.000038 |
| 0.5 | 0.0057 | 0.00094 |
| 1.0 | 0.023 | 0.0038 |
| 5 | 0.635 | 0.096 |
| 10 | 2.91 | 0.39 |

从表中可以看出，当距离$Z$仅为10m且相机间距为5cm时，深度测量分辨率高达3m；而将相机间距增大到30cm时，深度分辨率可提高到约40cm。这表明在实际应用中，合理调整相机间距可以有效提高深度测量的分辨率。

此外，对于合理小范围的$Z$以及固定的$r$、$b$和$f$值，深度分辨率$R$与$Z$呈现二次关系。如果需要以预先假定的精度测量真实物体的绝对位置，那么立体设置的参数必须使得$R$至少比假定