計算機視覺—照相機(上)

封面

我有一個夢想,每個人在不同時期都有不同的夢想,最近我的夢想就是 zidriver 計劃,實現(xiàn)我的無人駕駛夢想。雖然這是一個看似不可完成任務,最終也可能也是笑話,
不過我想試一試,不是怎么知道是笑話。本人資金有限,所以選擇 SLAM 技術(shù)來開發(fā) zidriver 無人駕駛,最初 SLAM 用于機器人對環(huán)境導航,最近也被應用無人駕駛來感知環(huán)境,來進行導航。SLAM 計算涉及到面相對比較雜和廣,資料也不多,這成為我們學習 SLAM 的難題。我們今天學習計算機。
希望大家跟我一起學習和分享研究的樂趣。這是視覺博物館的一個場景,設計師利用我們視覺錯覺來創(chuàng)造一些場景。

計算機視覺

隨著深度學習的發(fā)展同時也帶到了計算機視覺,在人臉識別,物體識別以及領(lǐng)域上計算機視覺和深度學習結(jié)合在這些領(lǐng)域上取得一項又一項人引注目的成績。所以現(xiàn)在是學習計算機最好時機。許多投資人都關(guān)注計算機方面技術(shù)。

計算機視覺的應用

最近有許多有趣項目都是利用了計算機視覺技術(shù),這個就是捕捉我們表情將其還原到明星表情上。iphone 也用到這些計算來將表情還原到 3D 卡通模型上。

face2face

無人駕駛

還有就是我們今天重頭戲,無人駕駛上,我們會一直關(guān)注這些技術(shù)。


需要

不過用更好理解計算機視覺以及其應用,我們還需補一補線性代數(shù)和高等數(shù)據(jù),不然一些原理是無法理解。當然還需要具備一定的物理知識。這里我們學到那里就學到那里補到那里。

分享范圍

  • 角點和邊緣檢測
  • 圖像追蹤
  • 圖像的理解
  • 照相機反求
  • 3D 構(gòu)建
  • 圖像分類和分割
  • 心理學
  • 深度學習

照相機的結(jié)構(gòu)

物體每一個點發(fā)出光線都會投射到平面(膠片)上任意位置,這樣最終膠片是無法成像的。

針孔照相機,這里針孔不是偷拍的針孔照相機,而是一個經(jīng)典的照相機模型。通過物體和膠片間的障礙物上小孔,可以保證物體上每一個點都對應膠片上的一點。這個小孔就是我們熟悉光圈。

pinhole_camera.jpeg

其實小孔成像本質(zhì)是將 3維壓縮為 2維膠片上。從而也就丟失距離信息。角度信息的就是丟失,看到相互,并行關(guān)系被破壞,長度也發(fā)生變化了。所以我們需要通過學習將這些變形和錯覺進行還原。當然我們用照相機都不是針孔相機,這是因為如果針孔過大,圖像就會blur。如果孔太小那么問題需要很長時間曝光才能成像??梢杂靡粋€凸透鏡來將到達鏡面都聚到一點。凸透鏡也會將點散開到小圓。


為物體的到凸透鏡距離, 表示成像平面(膠片)到凸透鏡的距離。f 表示焦距。存在這么一個公式就可以滿足在 位置的物體在 平面上成像最佳(清晰)。

光圈

控制進光的量,光圈就是開孔大小來控制進入光,可以控制景深。一旦光圈開大的就會縮小清晰區(qū)域。光圈也就是(depth field)就會變大,一些物體的散射不會那么嚴重,有時候我們需要大光圈得到背景發(fā)虛。


小光圈帶來問題曝光時間。
f 對于定焦的focal length 是不變,我們只會調(diào)整 aperture。

光圈
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