Stereo mini 相机滤光片#
更具体地说，本文研究了不同滤光片类型的光学特性，然后通过使用合适的光学滤光片来优化相机在严苛光照条件下的性能。改进后的图像 Quality 在 Test Images 中得到了展示。
简介#
Stereo mini 相机的性能与立体图像对的 Quality 直接相关。因此，在某些场景下，使用额外的光学元件来增强立体相机的成像 Quality 是有益的，从而提高深度感知的性能。本文主要聚焦于光学滤光片，如果应用得当，它们可以避免关键的成像问题，并且通常成本低廉。
什么是光学滤光片？#
光学滤光片是一种旨在选择性透射或阻挡特定波长光线的光学元件。它们通常由特定材料制成或涂有薄膜以实现所需的 Property，即用于控制光学系统中光线的传播。
光学滤光片的类型#
中性密度滤光片#
这些滤光片旨在降低入射光的强度。这种过滤作用是非选择性的，这意味着它会同等程度地降低所有波长的光强，从而在不影响光的光谱分布的情况下降低透射光强度。在摄影中，它们通常用于防止高动态范围图像中的饱和。在激光应用中，它们通常用于控制激光功率。
宽带滤光片#
这些滤光片选择性地透射某波长带的光，同时阻挡其他波长。它们分为短波通、带通和长波通滤光片，每种滤光片都允许特定的波长范围通过，同时衰减其他波长。根据对感兴趣光谱的所需透射特性，选择不同的带通滤光片。下图说明了不同类型带通滤光片的光谱分布曲线。
带通滤光片#
该滤光片选择一个特定的波长带通过，同时衰减通带以外的波长。下图显示了一个示例。
短波通滤光片#
该滤光片允许短于选定波长的光通过，同时阻挡长于该波长的光。常见的例子包括可见光通滤光片，如下图所示。
长波通滤光片#
该滤光片允许波长大于所选值的光通过，同时阻挡波长短于所选值的光。典型的例子是具有可见光截止功能的 IR pass 滤光片。下图展示了一个示例。
带阻滤光片#
该滤光片仅阻挡特定波长范围的光，本质上与带通滤光片相反。它通常用于消除特定波长的光，并在荧光显微成像等科学应用中发挥重要作用。
偏振滤光片#
此类滤光片用于调整入射光的偏振状态。常见的偏振光类型包括线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。此类滤光片用于激光偏振成像、液晶显示器和太阳镜等应用中。
Stereo mini 相机的挑战#
对环境光的敏感度#
立体视觉通常在环境光下捕获图像对。然而，左右相机之间的光强度和入射光角度差异会导致立体图像对的左右图像之间出现明显的亮度差异，从而导致算法匹配效果急剧下降。
在单调且无纹理场景中的性能不佳#
立体视觉依靠视觉特征进行图像匹配。因此，缺乏视觉特征的场景（如天空或白墙）可能会带来匹配困难，导致严重的匹配失败甚至错误。添加激光散斑投影可以增强低纹理场景中的特征。然而，在某些情况下，环境光会降低激光散斑的对比度，甚至掩盖其灰度信息。
使用滤光片#
滤除环境光#
室内场景中的大部分环境光由可见光组成，其光谱集中在 400 到 600 nm 的范围内。对于 Stereo mini 相机，高亮度区域或高反射率物体可能会因过多的环境光而导致深度计算错误。添加 IR pass 滤光片可有效抑制环境光引起的过曝区域，从而确保深度计算的准确性。下图显示了添加 IR pass 滤光片前后的对比。通过添加滤光片，地面的深度性能得到了显著改善。
提高散斑信噪比 (SNR)#
Stereo mini 相机中激光散斑的信噪比 (SNR) 对成像 Quality 有很大影响。环境光会为激光散斑引入背景噪声，导致信噪比变差甚至掩盖散斑亮度。添加 IR pass 滤光片以消除可见光可有效提高散斑信噪比，尤其是在低纹理场景中，从而提高成像 Quality。下图显示了添加 IR pass 滤光片前后的对比。通过添加滤光片，灯管和手推车的深度性能得到了显著改善。
