23、图像采集与投影技术解析

图像采集与投影技术解析

1. 漫射照明与投影基础

在图像采集过程中，照明方式至关重要。有一种实现漫射亮场前光照明的方法，采用带有扩散器的圆顶形灯板。如图所示，半球形照明能使光线更均匀，但在相机轴向方向没有直接照明。

而投影方面，透视投影是一种精确的投影模式，可通过成像变换（也称为几何透视变换或透视变换）在空间上进行描述。不过，它是一种非线性映射，计算和分析较为复杂。为简化计算，也有一些近似投影模式可供选择。

2. 透视相关概念

• 透视原理 ：基于透视投影将三维场景绘制为二维图像。直观上，成像目标的大小取决于目标与观察者之间的距离，这会导致平行线的图像是收敛于一点（消失点）的直线。透视几何由15世纪和文艺复兴时期的意大利绘画大师开创。
• 透视变换 ：在图像采集时，将三维客观场景投影变换到二维图像平面，也可看作使用针孔相机观察场景时的图像变换。
• 透视畸变 ：这是一种图像畸变，由相机在成像时未垂直于被观察物体放置引起。原本在客观世界中平行的直线在图像中似乎会收敛。例如，空中的电缆和地面上的铁轨在场景中是平行的，但在图像中会在远处集中。
• 透视缩短 ：当从与物体轴线成锐角的方向观察同一物体时，视网膜上获得的图像比垂直于物体轴线方向观察时要小，这是典型的透视效果，即远处的物体看起来更小。
• 透视缩放 ：物体在视网膜上的图像大小与物体和视网膜之间的距离成反比，可用欧几里得定律表示为