人眼与相机

棱镜成像

基本公式，令焦距 Focal Length 为 ff，物距（到棱镜中心的距离）为 Z^\hat Z，像距为 z^\hat z，则有

1Z^+1z^=1f\frac{1}{\hat Z}+\frac{1}{\hat z}=\frac{1}{f}

同时，令物体高度为 YY，宽度为 XX，像的高度为 yy，宽度为 xx，则有

XZ^=xz^YZ^=yz^ \boxed{\frac{X}{\hat Z}=\frac{x}{\hat z}}\\ \boxed{\frac{Y}{\hat Z}=\frac{y}{\hat z}}

Depth of Field 景深

Refers to the range of depths that scene objects can be at for acceptable imaging.

如下图，考虑固定物体和棱镜，如果成像平面没有摆在 ideal image point，那么物体 PP 上的某一个点，经过棱镜折射之后，在平面上就会形成一段区间。区间越大，成像越模糊。

所以我们希望调整我们的成像平面的位置，使得对于所有物体，其模糊程度都在可以接受的范围内。

相机成像

Charged-Coupled Device (CCD) Array

相机的传感器是一个二维的矩阵，每一个小格子上装有滤镜（拜耳滤镜，蓝绿绿红）和光电二极管。当光线射入的时候，每一个格子能够过滤出特定颜色的光线，并且输出电压，电压的大小与曝光成正比。例如图中的蓝色格子可以输出电压，从而反应蓝光的强度。

图中的拜耳滤镜是为了输出彩色图片；也可以使用 3CCD 系统得到更好的质量。

3CCD

3CCD 是首先利用分光镜将光线分成红、绿、蓝三股，然后用 33 片 CCD 分别处理这三色光。可以得到更好的质量。之所以说拜耳滤镜的图像质量不太行，是因为因为每个像素只有单个颜色光的亮度，所以为了计算 RGB，我们必须使用 interpolation 算法计算得出其他颜色在这一个像素点的值，这就导致了误差。

Spatial Sampling

先假设 x,yx,y 是连续的，那么光强关于坐标的函数 f(x,y)f(x,y) 应该是连续的。但是像素是离散的，于是令 x,y∈Nx,y\in \N，这个过程可以看作是在连续的函数图像上取离散的点，因此被称作 Spatial Sampling。那么可以推出，像素越多，越接近连续采样，清晰度也就越高。

Grey-Level Quantization

电压值可能是浮点数，我们把它转化成整数，例如 88 位整数。位数更高，分辨率也越高。

Image Matrix

就像 OpenCV 储存图像那样~

Image File Formats

NTUSC3060
References
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