Что представляет собой матрица цифрового фотоаппарата?

Фотословарь / Фототехника

Автор: Екатерина

Матрица цифрового фотоаппарата – это специальный датчик, который регистрирует свет, необходимый для получения фотографии. Датчик состоит из миллионов ячеек, в которые регистрируется информация. Эти ячейки мы привыкли называть мегапикселами. Мегапикселы воспринимают свет по его яркости. Каждый пиксель регистрирует свою часть изображения, в результате чего из миллионов этих пикселей мы получаем фотографию. Матрица цифрового фотоаппарата, конечно же, использует в работе сложные принципы, приведенное выше описание – лишь упрощенный их вариант.

Тем не менее, привычное убеждение в том, что качество фотографии определяется количеством мегапикселей не имеет ничего общего с реальным положением дел. Матрица цифрового фотоаппарата способна уместить в себе миллионы пикселей, но чем больше ее физический размер (в миллиметрах, а не в мегапикселах), тем больше размер одного пикселя, и тем лучше конечный результат.

Таким образом, два фотоаппарата с одинаковым количество мегапикселей (например, 10-мегапиксельная мыльница и 10-мегапиксельная профессиональная зеркальная фотокамера) будут отличаться по качеству работы: и качество будет гораздо выше у профессиональной камеры.

Приведу аналогию со шкафами. Как в большой, так и в маленький шкаф можно уместить 100 вещей, но в большом шкафу они могут сохранить свою форму, а в маленьком шкафу – неизбежно помнутся. Таким образом, если слишком маленькая матрица цифрового фотоаппарата будет содержать в себе 14 мегапикселей, качество фотографии в некоторых случаях может быть хуже, чем у фотоаппаратов с той же матрицей, но 10-ю мегапикселами разрешения.

Виды матриц

ПЗС-матрица цифрового фотоаппарата (CCD)

Долгое время в производстве фото- и видеокамер использовались CCD-датчики. В течение какого-то времени качество фотографий, сделанных на камеру с CCD-матрицей было выше, чем качество фотографий, сделанных на фотоаппарат с CMOS-матрицей.

Сегодня такие сенсоры используются в компактах и некоторых профессиональных камерах, однако основная масса камер оснащена CMOS-сенсором. По сравнению с CMOS-матрицей, CCD-матрица цифрового фотоаппарата приводит к большему количеству шумов.

CMOS-матрицы

CMOS-матрицы долгое время уступали CCD-сенсорам, но сегодня эта технология используется повсеместно, поскольку датчики достигли высокого качества.

CMOS-датчики более эффективны в работе, им требуется меньше батарейного заряда для работы. Кроме того, CMOS-матрица цифрового фотоаппарата лучше приспособлена для серийной съемки.

Таким образом, эти датчики часто используются в скоростных камерах люкс-класса, для которых важна высокая скорость съемки.

К счастью, большинство современных зеркальных фотоаппаратов оснащены именно CMOS-матрицей, в том числе, самые бюджетные модели зеркальных фотокамер, такие как Nikon D3200 или Canon 650D.

Меткиосновные понятия фотографиицифровая мыльницацифровая фототехника

Распространенные неисправности в зеркальных фотоаппаратах

Зеркальный фотоаппарат — одно из самых надежных устройств за счет электроники высокого класса, тестирования, отбраковки камер еще на заводе. Но неприятности все-таки случаются.

Чистка матрицы

Проблема пыли на матрице характерна для цифровых зеркальных камер со сменными объективами. Когда на матрицу попадает пыль, на снимках ее можно наблюдать в виде темных пятен. Размер этих пятен колеблется от одного до нескольких пикселей, а плотность и резкость зависят от условий съемки. Встречаются также различные волоски, волокна и пр.

При смене объективов корпус фотокамеры на время открывается, и пыль проникает внутрь камеры. Затем она перемещается на шторки затвора, и в конце концов достигает матрицы. Матрица, являясь электронным устройством, накапливает статический заряд и притягивает к себе пыль.  Однако не стоит думать, что если не менять объектив, то пыли не будет. Пыль проникает отовсюду — через отсеки для батареи и карты памяти, через сам объектив, через кнопки управления. Кроме того, при работе затвора от него отваливаются микроскопические чешуйки металла и частицы смазки, которые также оседают на матрице в виде пыли.

Ремонт затвора. Замена затвора. Замена шторок затвора

Многие из фотолюбителей, пользующихся компактными камерами, со временем приходят к решению поднять свой профессиональный уровень и расширить возможности своего творчества. Подготовка к приобретению  зеркальной фотокамеры постоянно сопровождается чтением форумов, советами бывалых и профессиональных фотографов.

Здесь всегда очень много «слухов и  мифов», которые противоречивы и сильно усложняют выбор в принятии решения. Тут  сотни критериев и тысячи мнений. Кто-то говорит Nikon лучше, кто то, что Canon а ведь есть еще Sony, Pentax, Olympus и другие. Каждый пользователь конкретной марки всегда отстаивает преимущество своей техники. Ведь у  нее такие возможности, которых нет у других.

На самом деле совсем не важно на чем вы остановите свой выбор, у каждой марки есть свои преимущества и недостатки. Главное чтобы вам самому нравилось и было удобно. Камера в первую очередь должна отвечать вашим запросам и требованиям.

Если вы приобретаете не новую цифровую зеркальную камеру, то основной критерий, которым руководствуется современный фотограф, это «пробег» затвора. Затвор фотокамеры является жизненно важной частью и выход из строя затвора приводит к не дешевому  ремонту фотоаппарата

Тут  хотелось бы внести ясность, для того чтобы вы не заблуждались формируя мнение на этих цифрах…

В первую очередь при покупке камеры необходимо осмотреть внешнее состояние затвора, осторожно  подняв зеркало пальцем.

Хороший затвор будет иметь минимальное количество потертостей между ламелями, а то и вовсе не будет их иметь и тут пробег затвора может не всегда давать ожидаемую «картину».

Затвор с пробегом например 50000 кадров может быть в гораздо более лучшем состоянии, чем затвор с пробегом 15-20 тысяч. Почему так происходит? Происходит так потому, что условия эксплуатации камеры отличаются.

Одна камера может находиться в студии и работать всегда с одним фикс объективом. Если к этому добавить бережное отношение и уход, то такие камеры способны превысить заложенный заводом ресурс срабатывания затвора более чем в 2 раза. Во втором случае затвор с ресурсом всего 18 тысяч. Чему способствовала частая смена объективов в неблагоприятных условиях, например: на улице во время ветра или в пыльном помещении. Ведь пыль и мусор, которые попадают в шахту камеры, постоянно приходят в движение в момент поднятия зеркала. Эти мелкие частицы попадают между ламелями затвора и в механизм, который отвечает за работу затвора. Чем вызывается повышенный износ и чаще всего приводит к обрыву ламелей затвора.

Так же стоит отметить, что присутствуют модели зум объективов, которые в народе называют «пылесосы» именно за то, что при движении кольца зума, особенно от начала до конца фокусных расстояний, вытесняемый объем воздуха буквально создает ветер внутри шахты камеры, который можно даже почувствовать через видоискатель. По этому очень важно следить за чистотой внутри шахты, так как попадающий в шахту мусор, будет способствовать повышенному износу затвора.

Так что далеко не факт, что купив не новую камеру с минимальным «пробегом» вы получите камеру в отличном состоянии и ремонт фотоаппарата вам не потребуется.

Например: десятидневную туристическую поездку в Египетские пески новая камера из магазина может даже не выдержать. А если выдержит, то состояние ее затвора вполне может быть критическим. Хотя конечно это в большей степени будет зависеть от ее владельца и принимаемых им мер.

Для тех кому ну ОЧЕНЬ надо. Можно скачать программу “EOSInfo” позволяющую смотреть количество циклов срабатывания затвора на камерах Canon с процессором DIGIC3 и DIGIC4

Камеры: 1D*/5D/10D/20D/30D/40D/50D/300D/350D/400D/450D/1000D

Для камер Nikon количество циклов срабатывания можно посмотреть в Exif каждого снимка.

При неисправном затворе зеркальный фотоаппарат может вести себя по-разному:

• выдавать ошибку (в EOS это err30 в более новых моделях и err99 в старых, в аппаратах Nikon и других просто ERR)
• не выдавая ошибку, делать снимок с затемненным или засвеченным участком
• делать снимок с четко ограниченным горизонтальным черным участком, не выдавая ошибку.

В каждом из этих случаев ремонт затвора разный по сложности и стоимости. Замена электромагнитов затвора, замена шторок затвора или восстановление механизмов тормозящих переднюю/заднюю шторки.

Ремонт зеркала, блока зеркал, привода зеркала

 Как и в случае с затвором, неисправностиь блока зеркал или привода зеркала в некоторых случаях сопровождается ошибкой аппарата, в некоторых нет. В Canon ошибка зеркала err20 в более новых моделях, в старых err99. При этом одна и таже ошибка аппаратом выдвется как в случае с неисправным двигателем, так и с любой другой неисправностью в этом узле. Но бывают такие поломки зеркал, что аппарат может просто не фокусироваться или давать неправильную экспозицию, при этом не выдавать ошибку. Только благодаря многолетнему опыту и знаниям мастера, причины таких неисправностей обнаруживаюся быстро и устраняются без лишних затрат времени на диагностику и ремонт. Когда случаются подобного рода ситуации, важно обратиться к опытному мастеру, чтобы ваш аппарат не стал работать еще хуже, и потом не пришлось ремонтировать другие блоки аппарата.

Ремонт блока диафрагмы. Замена блока диафрагмы

 Блок диафрагмы, особенно профессионального зеркального фотоаппарпата, представляет собой очень сложный механизм, состоящий из множества пружинок, электромагнитов, рычажков, датчиков и шестеренок. Сейчасд речь о зеркальных фотоаппаратах Nikon, Pentax, Sony …, то етсь о тех, в которых система управления диафрагмой реализована в тушке. В системах Canon, Olympus …, блок управления находится в объективе (шаговый двигатель, которым управляет плата в объективе). Ремонт блока диафрагмы очень часто сводится к замене электромагнитов или пружин. В этих системах разных моделей аппаратов одного и того же бранда, как правило, используюся одинаковые электромагниты и датчики, поэтому в большинтсве случаев удается подобрать запчасть с разборки, чтобы не менять полностью блок в сборе, что гораздо дороже и дольше по времени ремонта из-за затрат времени на заказ и доставку запчастей.

Ремонт вспышки.

 Ремонт платы вспышки

Бывает механическая и электронная поломка встроенной вспышки зеркального фотоаппарата. Повреждение механизма отбрасывания вспышки аппарат Canon EOS сигнализирует ошибкой 05, в Nikon и других либо щелчками без открытия либо открытие вспышки без пыхов во время съемки. Данные неисправности являются результатом неправильной эксплуатации камеры и устраняются путем замены откидного механизма либо восстановлением отдельных его узлов.

Другое дело когда вспышка перестает работать не по вине владельца аппарата. Просто перестает вспыхивать. Причина может быть либо в лампе (если большой пробег), либо трансформаторе либо в плате вспышки. Данная неисправность устраняется на компонентном уровне мастерами с помощью специального оборудования.

Юстировка фотоаппарата

Промахи по фокусу. Наверное каждый фотограф сталкивался с такой проблемой как отсутствие резкости на фото и промахами автофокуса. У зеркальных камер частой причиной нестабильной работы автофокуса или промахов является грязная шахта.

Так как датчик автофокуса находится в самой шахте, при ее сильной запыленности датчик забивается пылью, из-за которой ему сложно фокусироваться. У фотоаппаратов  Nikon датчик автофокуса имеет подпружиненную конструкцию и может сбиваться при динамических нагрузках (падение, удар). Если на всех объективах результат попадания одинаковый, то проблема в тушке. В нашей специализированной мастерской имеется эталонный объектив Nikon по которому юстируются фотоаппараты. Существует ряд других возможных неисправностей: некорректно работает механизм фокусировки, неправильно отрабатывает датчик автофокуса (или не работает), сбита оптическая ось (частое явление после падения, удара объектива) – в этих случаях необходим ремонт объектива.

Ремонт картоприемника. Замена картоприемника

Картоприемник — еще одно слабое место в зеркальных фотоаппаратах. Достаточно неправильно вставить карту или вставить в слот механически поврежденную карту и пины в картоприемнике либо ломаются либо загибаются, коротят друг на друга, что может привести даже к не включающемуся аппарату. Чаще всего неисправность устраняется без замены и все обходится восстановлением контактов в картоприемнике.

Ремонт электронных плат

 в аппаратах на компонентном уровне

В основном в зеркальных фотоаппаратах выходят из строя электронно-механические узлы, но случаются и проблемы с электронными платами аппарата. Ремонт цепи питания, замена контроллера питания, замена драйверов двигателей, замена микросхем памяти и т. д. — ремонты, которые нередко приходится выполнять в нашей мастерской. Замена плат также нередкий случай. В случае невозможнсти ремонта, плату можно поменять. Важно знать, что замена центральной платы в любом зеркальном фотоаппарате требует повторной настройки автофокуса и экспозамера, в противном случае аппарат будет давать либо бэк-фронт-фокус, либо неправильно экспонировать.

Ремонт матрицы, замена матрицы, замена фильра матрицы

Неквалифицированная читска матрицы часто заканчивается поврежденным светофильтром. Замена матрицы — дорогой долгий вариант решения данной проблемы, поэтому замена светофильра в данном случае — то, что нужно. Обычно подбирается светофильтр с нерабочей матрицы и устанавливается на матрицу с поврежденным светофильтом, что экономит пользователю деньги и время. Если же матрица дает розовое изображение или же на снимке ярко преобладает какой-то из цветов, либо на снимке появляются вертикальные или горизонтальные полосы, точки, сетка — значит повреждены контакты светочувствительного сенсора и платы. Такой ремонт очень сложный и не всегда предоставляется возможность его выполнить в силу конструктивных особенностей некоторых матриц. Поэтому замена матрицы в этом случае единственный верный способ устранение дефекта. Еще одним частым дефектом матриц есть битые и горячие пиксели. Битые — это ненрабочие пиксели на матрице. На снимках они проявляются всегда либо практически белым, либо черным цветом, в зависимиости от того, в каком режиме они потеряли свою работоспособность, и их яркость не зависит от параметров снимка. Горячие — это пиксели которые работают некорректно, то есть горят ненужным цветом. Эффект горячих пикселей особенно заметен на длинных выдержках. Диагностировать проблему очень просто в обоих случаях. Битый или горячий пиксель, если он есть, всегда появляется на снимках в одном и том же месте. При этом битый пиксель будет всегда белым или черным, а горячий будет синим, красным или зеленым, при этом он может становиться более насыщенным при длинных выдержках. Для устраниения данного дефекта существует процедура ремапинга. Если это не помогает, то замена матрицы решит эту проблему.

Внутренняя матрица камеры

с примером на Python | by Neeraj Krishna

Часть 3 обширной серии руководств по формированию изображения и калибровке камеры в Python

В предыдущей статье мы узнали о внешних свойствах камеры, которые должны смотреть на мир с точки зрения камеры. В этой статье мы увидим, как изображение формируется камерой, и узнаем о ее внутренних параметрах.

Фундаментальная идея формирования изображения заключается в захвате проекции точки на плоскость изображения камеры. Пиксели изображения соответствуют проекциям на плоскость изображения. Помните, что плоскость изображения похожа на пленку, которая захватывает световые лучи, отражающиеся от точек. Посмотрим, как это работает:

Проекция точки

На приведенном выше рисунке центр камеры расположен в начале координат 𝑂, а плоскость изображения находится на расстоянии 𝑓 от начала координат по направлению к оси Z -ve. 𝑓 называется фокусным расстоянием и обычно известен для камеры. Проекция точки 𝑃 на плоскость изображения равна 𝑃′. Координаты 𝑃 равны (𝑥, 𝑦, 𝑧), а координаты 𝑃′ равны (𝑥′, 𝑦′, 𝑓). Наша цель — найти координаты 𝑃′.

 из рисунка, 
 △OMP и △OO′P′ — подобные треугольники. 
 ⟹ х'/х = у'/у = f/z 
 ⟹ x′ = x ∗ f/z и y′ = y ∗ f/z 

Мы нашли координаты 𝑃′. Из приведенного выше уравнения видно, что по мере того, как точка 𝑃 удаляется от камеры, ее координата 𝑧 увеличивается, а ее проекция становится меньше. Таким образом, чем дальше объект от камеры, тем меньше он будет отображаться на изображении.

Чтобы получить пиксели изображения, мы просто берем координаты проекции, отбрасываем последнее измерение и наносим точки.

Например, мы нашли координаты 𝑃′ как (𝑥𝑓/𝑧, 𝑦𝑓/𝑧, 𝑓). Его координаты изображения будут (𝑥𝑓/𝑧, 𝑦𝑓/𝑧). Представим координаты изображения в виде (𝑢,𝑣), Тогда:

 (u, v) = (xf/z, yf/z) 

Итак, мы увидели, как камера формирует изображение. Итак, мы закончили со встроенными функциями камеры? Нет. В реальном мире все идет не так, как ожидалось, и на формирование образа влияют другие параметры.

Давайте рассмотрим каждый из них.

Масштаб

Когда вы покупаете камеру, ее регулируемое фокусное расстояние будет указано в ее описании, и обычно оно указывается в миллиметрах, но пространство, с которым вы работаете, может использовать другие единицы измерения, такие как пиксели. Поэтому нам нужно включить коэффициент масштабирования, который нормализует единицы измерения.

 (u, v) = (𝛼 *x/z, 𝛼 * y/z) 

Здесь вы можете представить 𝛼 как масштабированное фокусное расстояние или коэффициент преобразования.

Прямоугольные пиксели

В идеале мы предполагаем, что пиксели квадратные, но в реальном мире они могут быть прямоугольными с разной высотой и шириной. Из-за этого нам необходимо включить отдельные коэффициенты масштабирования для каждого измерения.

 (u, v) = (𝛼 * x/z, 𝛽 * y/z) 

Здесь 𝛼 — коэффициент масштабирования для измерения ширины, а 𝛽 — коэффициент масштабирования для измерения высоты.

Смещение

Перпендикулярная линия от центра камеры к плоскости изображения называется оптической осью. Точка пересечения этой оси с плоскостью изображения называется оптическим центром. Обычно оптический центр и начало плоскости изображения совпадают друг с другом, но в реальном мире они могут быть разнесены, как показано на рисунке ниже:

Оптический центр и начало координат могут не совпадать

Поэтому мы включаем смещение в уравнение чтобы учесть это:

 (u, v) = (𝛼 * x/z + x0, 𝛽 * y/z + y0) 

Здесь (𝑥0, 𝑦0) — смещение.

Наклон

До сих пор мы изображали плоскость изображения в виде прямоугольника, ширина и высота которого перпендикулярны друг другу. Но в реальном мире плоскость изображения может быть перекошена и напоминать параллелограмм, как показано на рисунке ниже:

Плоскость идеального изображения против плоскости перекошенного изображения

Так что же нам делать с этим? Мы предположили, что оси перпендикулярны друг другу, а на самом деле они расположены под углом. Если подумать, это проблема смены базиса. Учитывая точку 𝑃 относительно стандартных ортонормированных осей, нам нужно выразить ее относительно наклонных осей. Пусть (𝑥, 𝑦) — координаты 𝑃 относительно стандартного ортонормированного базиса, а (𝑥′, 𝑦′) — его координаты относительно асимметричного базиса. Наша цель — найти (𝑥′, 𝑦′).

 На приведенном выше рисунке 
 cos(90−θ) = y/y′ 
 ⟹ sinθ = y/y′ 
 ⟹ y = y’sinθ 
 ⟹ y′= y / sinθтакже 
 sin(90−θ) = (x - x')/y' 
 ⟹ y'cosθ = x - x' 
 ⟹ x' = x - y'cosθ 
 но, y'= y / sinθ 
 ⟹ x' = x - ycosθ / sinθ 
 ⟹ x′ = x - ycotθ 

Теперь, когда мы нашли (𝑥′, 𝑦′), давайте включим их в уравнение. Нам просто нужно заменить старые координаты этими новыми координатами.

 u = 𝛼 * (x - ycotθ)/z + x0 
 v = 𝛽 * (y / sinθ)/z + y0⟹ u = 𝛼x/z - (𝛼y/z)cotθ + x0 
 ⟹ v = (𝛽y / zsinθ) + y0 

Наконец, после учета параметров, влияют на формирование изображения, координаты изображения задаются как:

 (u, v) = [𝛼x/z - (𝛼y/z)cotθ + x0, (𝛽y / zsinθ) + y0] 

Мы можем представить это как матрицу умножение с использованием однородных координат:

Приведенная выше матрица называется внутренней матрицей камеры и обозначается 𝜅. Учитывая координаты точки мира относительно камеры, мы можем умножить их на внутреннюю матрицу камеры, чтобы получить однородные координаты точки на изображении.

 Здесь, 
 𝑃′ - Однородные координаты точки на изображении 
 𝜅 - Внутренняя матрица камеры 
 𝑃𝑐 - Однородные координаты точки мира относительно камеры 

Для преобразования из однородных координат просто делим на последний элемент :

Здесь (𝑢, 𝑣) представляет собой евклидовы координаты точки на изображении или положение пикселя.

Если вы заметили, последний столбец внутренней матрицы камеры является нулевым столбцом, и мы можем удалить его, поскольку он ни на что не влияет, и еще больше упростить матрицу следующим образом:

Теперь матричное уравнение можно переписать так:

Здесь не требуется представлять координаты точек в их однородном виде.

 Здесь, 
 𝑓 - фокусное расстояние 
 𝑠 - коэффициент наклона 
 𝑐𝑥,𝑐𝑦 - вылет 
 𝑎 - соотношение сторон 

Как видите, в собственной матрице камеры пять степеней свободы.

Вся эта теория может вас немного запутать. Итак, давайте сделаем практический пример, чтобы прояснить ситуацию.

Настройка

Репозиторий GitHub со всем кодом можно найти здесь.

Предполагая, что вы не настраивали среду ранее, вы можете сделать это сейчас, выполнив следующие команды:

 # создать виртуальную среду в anaconda 
 conda create -n camera-caulication-python python=3.6 anaconda 
 conda активировать камера-калибровка-python# клонировать репозиторий и установить зависимости 
 git clone https://github.com/wingedrasengan927/Image-formation-and-camera-dication.git 
 cd Формирование изображения и калибровка камеры 
 pip install -r requirements.txt 

Примечание: Предполагается, что вы установили Anaconda.

Мы будем использовать две основные библиотеки:

• pytransform3d: Эта библиотека имеет отличные функции для визуализации и преобразования в трехмерном пространстве.
• ipympl: Это меняет правила игры. Это делает график matplotlib интерактивным, позволяя нам выполнять панорамирование, масштабирование и вращение в режиме реального времени в блокноте, что полезно при работе с 3D-графиками.

Пример Интуиция

В этом примере мы рассмотрим простую установку, в которой камера расположена в начале координат, а плоскость изображения находится над ней вдоль +ve оси Z (мы будем работать с левой ручная система координат). Далее наносим несколько точек так, чтобы все они лежали в одной плоскости, параллельной плоскости изображения и вершине ее. Таким образом, легко визуализировать проекции и формирование изображения. Затем мы создаем внутреннюю матрицу камеры и используем ее для проецирования точек на плоскость изображения и формирования изображения. Наконец, мы преобразуем плоскость изображения, используя эту матрицу. Подробное пошаговое объяснение приведено ниже.

Записная книжка встроена ниже:

Пройдемся по ней пошагово:

• Сначала импортируем необходимые библиотеки. Файл utils.py содержит все необходимые вспомогательные функции. Волшебная команда %matplotlib widget включает бэкэнд ipympl, который позволяет нам играть с графиками.
• Далее мы определяем параметры плоскости изображения и точек. Здесь я взял 6 точек на высоте z=5 равномерно между пределами XY (-5, 5). Плоскость изображения находится на высоте z=2. Наконец, мы построим их все.

• Затем мы создаем внутренние матрицы камеры, которые позволяют нам проецировать точки на плоскость изображения и формировать изображение. Здесь мы создали четыре матрицы с разными параметрами, чтобы проиллюстрировать влияние каждой из них.

• Итак, мы поработали с параметрами и увидели их влияние на изображение. Теперь можно ли визуализировать, как будет выглядеть плоскость изображения в каждом случае? внутренняя матрица камеры представляет собой изменение базовой матрицы, и ее функция заключается в выборке точек из плоскости изображения.
  Теперь мы увидели, что можем получить матрицу преобразования, если возьмем обратную матрицу изменения базиса. Итак, давайте возьмем обратную внутреннюю матрицу камеры и применим результат к плоскости изображения. Тем не менее, мы должны удалить фокусное расстояние из сценария, так как он имеет дело с возвышением плоскости изображения, а мы хотим, чтобы возвышение было постоянным. Мы просто хотим увидеть влияние других параметров на плоскость изображения.

• На приведенном выше изображении показана плоскость изображения, если для параметра перекоса s установлено значение 2, изображение которого показано в правом верхнем углу предыдущего рисунка. Обратите внимание, как изображение и плоскость изображения ориентированы в противоположных направлениях.

Надеюсь, вам понравилась статья. Я призываю вас поиграть с блокнотом, повозиться с параметрами и посмотреть, как они влияют на изображение. Если у вас есть какие-либо сомнения или вопросы, пожалуйста, дайте мне знать в комментариях ниже. 9\топ$)

Я предполагаю, что традиционные координаты изображения с камеры (до проецирования) имеют $z$, просверленное «в» изображение, $x$, указывающее слева направо, и $y$, указывающее вниз.

Теперь проследим, как должны вращаться оси без перевода: 1. новая ось $z$ ($z’$) будет направлена ​​вдоль $v-c$. 1. новая ось $x$ ($x’$) перпендикулярна $z$ и $z’$ 1. новая ось $y$ ($y’$) перпендикулярна $x’$ и $z’$.

Вы можете найти три вектора, которые указывают вдоль новых осей в мировых координатах, нормализовать их, а затем поместить в строки матрицы $3\x 3$ $R$: это преобразует мировые координаты в повернутую ориентацию камеры. 9\circ$. (Сначала мне было трудно увидеть это, но если вы нарисуете куб и проверите угол между $(1,1,0)$ и $(1,1,1)$, вы поймете, что я имею в виду.)

Теперь вы преобразовали мировые координаты в повернутый кадр, который выровнен с кадром вашей камеры, но отличается переводом. Это дает вам результирующее аффинное преобразование $\begin{bmatrix}R&t’\\0_{1\times 3}&1\end{bmatrix}$ который переносит мировые координаты в координаты камеры.