19、图像采集与坐标系统相关知识解析

图像采集与坐标系统相关知识解析

1. 成像基础概念

1.1 剪切平面与深度映射

在成像过程中，涉及到近剪切平面 (z_n) 和远剪切平面 (z_f)，且 (z_r = z_f - z_n)。前两行通过焦距和宽高比进行缩放，将可见光映射到 ((x, y, z) \in [-1, 1]^2)。保留第三行是因为诸如 z - 缓冲等视觉操作需要为每个绘制单元提供深度信息。若设置 (z_n = 1)，(z_f \to \infty) 并交换第三行符号，归一化屏幕向量的第三分量将变为反转深度，即视差。这在很多情况下很方便，例如对于户外移动的相机，使用相机深度比直接使用相机的三维距离更合适。

1.2 高动态范围成像（HDRI）

高动态范围成像允许获取具有宽强度范围（大动态范围）的图像，这些图像能覆盖多个对比度区域，如明亮的天空和相对较暗的地面。实现方法是混合不同曝光水平下获取的图像，以达到新场景或专业相机的效果。通过对不同曝光（从饱和到暗色调）的图像进行配准，校正相机的辐射响应函数，从而在复杂环境和条件下获得适当曝光的图像。

1.3 高动态范围（HDR）及相关格式

高动态范围具有较大的显示亮度范围，适当曝光的图像亮度能覆盖大范围，反映图像中的亮度细节。常用的高动态范围图像格式包括便携式像素图格式、便携式浮点格式、标记图像文件格式、辐射格式、JPEG XR 标准、OpenEXR 等。

1.4 色调映射技术

• 逆色调映射 ：一种高动态范围成像技术，试图通过扩展单张图像的曝光范围来复制多曝光方法，以覆盖高动态范围图像的曝光范围。