视觉系统概览

这一组记成像侧的东西：光怎么打、镜头怎么选、相机怎么定、图像怎么矫正到可用。 算法跑不动的时候，问题经常不在模型，而在源头——曝光糊了、镜头畸变没修、逆光把目标压成剪影，再强的检测器也无解。

成像链路固定是这五段，任何一段掉链子，后面都补不回来：

光源 → 镜头 → 传感器 → 采集/曝光 → 标定与矫正 → （算法）

光源

选光源要回答一个问题：要让目标的哪个特征比背景更突出。

方式	效果	典型场景
明场正打	目标表面反射入镜，细节清晰	表面缺陷、字符、零件定位
暗场掠射	只收散射光，划痕/毛刺被拉亮	光滑件划伤、边缘破损
背光	目标成剪影，轮廓最锐	尺寸测量、计数、有无检测
同轴光	消除反光，适合镜面	金属、玻璃、芯片焊点
偏振	滤掉镜面反射，保留漫反射	隔着玻璃拍、水面、喷漆表面
红外/近红外	不刺眼、穿透部分烟雾粉尘	夜间监控、司机疲劳、热目标

工程上先定打光几何（角度 + 距离），再定光源类型，最后才是亮度。顺序反了就是在调一个 本来就不该用这个角度拍的画面。

频闪和常亮的取舍

常亮光源简单，但功率上去就发热、寿命掉、还会烤目标。频闪（strobe）把能量压缩到曝光瞬间， 同样亮度下功耗低一个数量级，代价是需要相机出触发信号并与曝光严格同步——延迟没对齐， 抓到的就是闪光前的那一帧。

镜头

四个参数互相牵制，改一个必然动另一个：

参数	影响	计算关系
焦距 f	视场角、放大倍率	视场 ≈ 靶面尺寸 × 物距 / 焦距
光圈 F	进光量、景深、衍射极限	景深 ∝ F × 容许弥散圆 × 物距² / 焦距²
工作距离	安装空间	与焦距共同决定视场
靶面匹配	边缘暗角、有效像素	镜头像面必须 ≥ 传感器靶面

几个容易翻车的点：

• 靶面不匹配：1/1.8" 的相机配 1/2.5" 的镜头，四角直接黑掉，或出现严重暗角。
• 只盯焦距不看畸变：短焦大视场必然桶形畸变，广角监控画面边缘的直线弯成弓。
• 要景深就收光圈，但别收过头：F11 往上衍射开始吃掉分辨率，像素越密越明显。
• 接口：C 口 / CS 口法兰距差 5mm，装错要么拧不上，要么永远对不上焦。

相机与传感器

维度	选择要点
快门	运动场景必须全局快门；卷帘快门拍高速车流会出现倾斜、果冻
靶面尺寸	越大进光越多、单像素面积越大，但镜头和成本同步上涨
分辨率	由「最小目标占几个像素」倒推，不是越高越好
帧率	按最高车速与跟踪框的最短停留时间算，留 2 倍余量
曝光	优先压曝光时间（冻结运动），再靠光源和增益补亮度；增益是最后的选项
位深	8bit 够用；强逆光或高动态场景再上 10/12bit

曝光三角在机器视觉里和摄影不同：曝光时间优先级最高，因为它直接决定运动模糊， 而这东西事后无法修复。

标定与矫正

成像几何的问题分三层，处理顺序不能颠倒：

1. 内参标定：焦距、主点、畸变系数。棋盘格 / 圆点阵列，多姿态覆盖整个视场，尤其是四角。
2. 畸变矫正：把弯曲的直线拉直。广角镜头不做这步，测距和单应变换全是错的。
3. 外参与平面映射：相机相对地面的位姿 → 单应矩阵 → 逆透视变换（IPM），把图像压成俯视平面图。

单应（Homography 直译 同图) 通俗：同一物体 从一个平面变换到另一个平面，反映两幅图中同一个点映射关系

交通场景特别注意

固定监控相机的外参一旦标定就别再动。云台转动、支架受风偏移、甚至季节温差导致的热胀， 都会让外参失效。工程上要留一套自检手段：用地面已知长度的标线（车道线间距、停止线） 做在线校验，偏差超过阈值就报警重标。

常见故障对照

现象	大概率原因
夜间目标全黑或全白	补光不足 / 迎面车灯造成过曝，需宽动态或分区曝光
边缘目标检测明显变差	畸变矫正缺失，或矫正后重采样把细节抹平了
测距随距离漂移	外参不准，或单应矩阵用了错误的平面假设
画面整体发灰、对比度低	镜头脏污、逆光漏光、或保护罩反光
高速目标拖影	曝光时间过长，或用了卷帘快门

文章

暂无可列条目。后续按「一个主题一篇」往里放，比如：

• 光源选型与打光几何
• 镜头参数计算与靶面匹配
• 相机标定流程与精度评估
• 畸变矫正与逆透视变换

建 docs/notes/vision-system/xxx.md，第一行写 # 标题，重启 docs:dev 后自动出现在左侧目录。