成像模型

常用的图像采集装置：

1. CCD摄像机（电荷耦合器件CCD）
2. CMOS摄像机
3. CID摄像机（电荷注射器件CID）

几何成像模型

从几何角度上讲，图像的采集过程可以被视为将客观世界的场景通过投影进行空间变换的过程。如利用照相机进行图像采集时，将 3-D 客观景物投影到 2-D 图像平面，此过程就利用了投影变换。

坐标系统

而 客观场景、摄像机和图像平面三者各自有各自的坐标系统，因此成像过程涉及到坐标系统的转换。

1. 世界坐标系$XYZ$，也称客观坐标系，是客观世界的绝对坐标系。
2. 相机坐标系$xyz$，是以摄像机为中心制定的 3-D 坐标系，一般取光学中心为原点，光学轴为$z$ 轴，它垂直穿过成像平面$xy$ 。
3. 图像平面坐标系$x'y'$，是相机内形成的图像平面的 2-D 坐标系，一般与相机坐标系的$xy$ 平行，更一般地，直接取$x,x'$ 和$y,y'$ 重合，这使得图像平面的原点直接在光学轴上。

重合模型

归一化摄像机

摄像机的焦距参数

焦距的改变与传感器中光子接收单元的间距变化都会影响图像平面坐标与世界坐标的联系。

当焦距减为原来的一半时，成像尺寸也减为原来的一半；当传感器密度减为一半时，成像像素个数也减为一半。

齐次坐标

如果将一个世界坐标系下的点$w(X,Y,Z)$ 用笛卡尔坐标矢量形式表示，则为：

$$\boldsymbol w=[X\;Y\;Z]^T$$

该点对应的 齐次坐标矢量形式（用下标$h$ 表示）为：

$$\boldsymbol w_h=[kX\;kY\;kZ\;k]^T$$

其中，$k$ 是一个非零任意常数。