第2章 图像采集

计算机视觉是从获取客观世界的图像开始的。图像采集是获取图像的技术和过程。对应于视觉过程中的光学和化学子过程，图像采集需要利用几何学原理解决场景中目标投影在图像中什么位置的问题，利用辐射度学或者光度学原理建立场景中目标亮度与图像中对应位置的灰度之间的联系。

为采集图像，需要使用一定的采集装置或设备（如照相机和摄像机）。采集装置或设备的性能指标中，与上述两个问题直接联系的是图像的空间分辨率和幅度分辨率。客观世界中的景物要受到光源的照射才能被采集装置或设备采集到，这三者的不同结合可构成许多类型的图像采集方式。

在计算机视觉中，采集图像的最终目的是用计算机从图像中获取客观世界的信息。要建立图像坐标和空间坐标的联系需要获取采集装置或设备本身的参数和其在空间放置的姿态参数，这需要对采集装置或设备进行标定。

根据上面所述，本章各节将如下安排。

2.1节介绍典型的图像采集装置的基本构造和工作原理以及常用的性能指标。

2.2节介绍图像采集的基本模型，包括有关图像坐标和空间坐标之间相对关系的几何模型，以及有关景物亮度和图像灰度的相对关系的辐射模型。在此基础上，对图像的空间分辨率和幅度分辨率与数据量的关系进行了定量描述。

2.3节列举多种根据光源、采集器和景物三者不同的相互位置和运动情况所构成的成像方式，还对一种特殊的成像方式，即结构光成像进行具体介绍。

2.4节讨论摄像机的标定问题。除描述摄像机标定的一般程序和步骤以外，还详细介绍一种得到广泛应用的摄像机标定方法——两级标定法。