如何使用针孔相机模型解释相机的自动对焦？

Question

在现实世界的相机中移动自动对焦不会改变针孔相机模型中的焦距、旋转或任何其他相机参数。但是，它确实会移动图像平面并影响景深。这怎么可能？

我了解现实世界中相机的复杂机制无法用针孔相机模型轻松解释。但是，我相信当我们在各种现实世界的计算机视觉应用中使用这个简化模型时，它们之间应该存在某种联系。

Answer 1

简短的回答：它不能。针孔相机模型没有“焦点”的概念。

我认为，一个更有趣的问题是，改变焦距对镜头+相机组合的针孔近似的影响，近似值本身被估计，例如，通过相机校准程序。

对于具有中等非线性失真的“普通”消费型镜头，通常会观察到以下方面的显着变化：

• 主点的位置（无论如何都很难精确估计，并且与失真的中心混淆）
• 非线性失真量（尤其是使用更便宜的镜头和宽 FOV）。
• “有效”视野 - 因为非线性失真的变化会在边缘“拉入”更宽或更窄的视野。

最后一项意味着校准焦距的变化，这对于新手来说有时是“令人惊讶的”，他们被告知镜头的焦距和焦距不会混合。为了让自己相信 FOV 确实发生了变化，请可视化未失真图像的边界框，在桶形失真的常见情况下，它是“蝴蝶”形状的。针孔模型的 FOV 角是图像半宽与校准后的近似物理焦距（即传感器和镜头最后一个光学表面之间的距离）之间的比率的反正切的两倍。更改失真会拉伸或压缩该半角值。