年底决战 SLAM(2)

作者: zidea | 来源:发表于2019-11-28 21:47 被阅读0次

目标

  • 了解相机成像原理
  • 熟悉相机结构
  • 熟悉相机参数

我们 SLAM 通过摄像头获取环境信息,我们就需要了解一下照相机的基本原理,以及各项参数都代表什么意义。

照相机是如何成像

屏幕快照 2019-11-28 上午5.57.26.png

假设我们现在有一个张胶片,我们想要这个树拍摄到胶片上,我们把树划分成点,然后将这些点一一记录到胶片上,但是每一个点发出光线都是四面八方的,这些点光线会到达胶片上每一个地方,而且概率是均等的。翻过说也就是胶片上每一个点都可以接受树树每一个发生过来光线。这样结构是无法成像。

camer_1_1.jpeg
这时候我们在胶片和树之间放置障碍物,然后做一个小孔,这就是小孔成像原理。这样就保证了树每一个点发生光线到胶片上唯一点,中间孔就是光圈�,其实这样过程就是将 3D 场景转化为 2D 图片。

3维压缩为 2维胶片上。从而也就丢失距离信息。角度信息的就是丢失,并行关系也没有被保留,长度也发生变化了

camera_2_1.jpg

针孔相机实现

camera_2_2.jpeg camera_2_3.jpg

自制针孔相机,因为我们自己做的针孔相机虽然我们已经把孔控制得很小,但是还是会得到一张模糊图片,这是因为因为孔虽然小但是比起光线还是无法控制物体上点发射光线是只允许一条通过。因为当一个点发出多条光线经过小孔投射到胶片上就是一个光斑,因此图像变得模糊。�如果孔太小那么问题需要很长时间曝光才能成像。如果你的孔做足够小,小到光波长不能被忽略时候,就会发生干涉现象。这样图像就会变得再次模糊。大家自己可以自己做一个。

在现实生活中相机大家会发现没有是针孔相机

camera_2_5.jpg

焦距

焦距指从透镜中心到光聚集之焦点的距离。亦是照相机中,从镜片光学中心到底片、CCD或CMOS等成像平面的距离。


field-of-view-in-camera-lenses-aps-c.jpg

焦距越大,镜头广角(FOV)越小从而成像范围越小,这样如果胶片尺寸是一样的,也就是物体在单位面积上像素多了而从图像越清晰。


camera_3_2.gif

\phi = tan^{-1}( \frac{d}{2f})

  • f 表示焦距
  • d 表示镜头直径
camera_3_3.jpg

当镜头广角(FOV)越大也就是焦距越小时候,成像中的平行关系就会被破坏,也就是说投影是透视(Perpective),否则就是成像平行图像(orthrographic)

色差(Chromatic Aberration)

色差(Chromatic Aberration),又称色像差,是一种常见的光学问题,由于不同光的波长使镜头不能将所有波长的颜色聚集到相同的焦平面,或者当波长的颜色聚集到不同的焦面位置而形成的色差。

camera_3_7.jpg

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