白学立体视觉（1）: 双目视觉

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前言

小伙伴们，大家好，以前学习了新的知识，一段时间之后便忘得差不多了，经常被他人嘲讽： 你真是白学xxx了！。是啊，我确实是白学了（该打该打），为了“不白学”，以分享知识的形式，借助这个平台记录一下自己的学习历程，以便 温故而知新，学而不忘矣。

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什么是双目视觉？

人类以及灵长类动物都有一双眼睛，并且双眼位于头部的前方。左眼和右眼视野存在重叠区域，也就是共视区，所以在这个共视区内部的任何物体都可以同时被两只眼睛看见。这种双眼能同时看到某个物理空间所产生的视觉现象，被称为双目视觉（binocular vision)。与双目视觉所对应的是单目视觉（monocular vision)。比如自然界中的马、羊等，它们的双眼分别位于头部的左右两侧，不存在共视区，也就是马的左眼只能看到左边的物体，右眼是看不到的，同理右眼只能看右边的物体，左眼也看不到。这种单目视觉，对于左右两目都存在盲区。

双目视觉不仅可以弥补单目视觉导致的盲区，扩大视野，还可以形成视差，让人类可以感觉到空间中物体的距离或者深度信息。这是由于人的左右眼睛存在间距(大致在5~7厘米)，空间中的同一物体在左右眼视网膜上成像位置存在差异，该物体在左眼视网膜成像靠右侧多一些，在右眼靠左侧多一些。视觉高级中枢会对双目图像信号进行处理，送入大脑之后，会产生立体感，这就是生物界的立体视觉（stereo vision)。

双目视觉的应用

双目视觉作为计算机视觉一个重要领域，经过研究人员多年来的研究，双目视觉已经被广泛应用于自动驾驶、机器人导航、三维重建、精密工业测量、人脸识别、虚拟现实、地理勘测、无人机以及手机双摄等领域。实际上，双目视觉模拟人眼原理，使用两台相机模拟双目，结合透视投影、三角测量和特征点匹配，计算场景的深度信息。有了场景的景深信息，就可以计算出物体与相机之间的物理距离，物体三维尺寸。

总结

本节首先介绍了双目视觉的基础概念及其仿生来源，然后简要展示了其应用领域。下一节将继续将详细介绍双目视觉中的相机成像理论。