適用於 Stereo mini 相機的光學濾鏡#
更具體地說，我們將探討不同濾鏡類型的光學特性，然後使用適當的光學濾鏡來最佳化相機在具挑戰性的光照條件下的效能。改進後的影像 Quality 將透過 Test Images 進行展示。
簡介#
Stereo mini 相機的效能與立體影像對的 Quality 直接相關。因此，在某些情境下，使用額外的光學元件來增強立體相機的成像 Quality 是很有幫助的，從而提升深度感測的效能。本文主要聚焦於光學濾鏡，如果應用得當，它們可以避免關鍵的成像問題，且通常成本實惠。
什麼是光學濾鏡？#
光學濾鏡是一種旨在選擇性透射或阻擋特定波長光線的光學元件。它們通常由特定材料製成或鍍有薄膜，以實現所需的光學 Property，亦即用於控制光線在光學系統中的傳播。
光學濾鏡的類型#
中性密度濾鏡#
這些濾鏡旨在降低入射光的強度。此過濾作用是非選擇性的，這意味著它會均等降低所有波長的光強度，從而在不影響光譜分佈的情況下降低透射光強度。在攝影中，它們常用於防止高動態範圍影像中的飽和。在雷射應用中，它們通常用於控制雷射功率。
寬頻濾鏡#
這些濾鏡可以選擇性透射特定波長的光帶，同時阻擋其他波長。它們被分類為短通、帶通和長通濾鏡，各自允許特定的波長範圍通過，同時衰減其他波長。根據感興趣光譜上的所需透射特性，選擇不同的帶通濾鏡。下圖說明了不同類型帶通濾鏡的光譜分佈曲線。
帶通濾鏡#
此濾鏡選擇特定的波長帶通過，同時衰減通帶之外的波長。下圖顯示了一個範例。
短通濾鏡#
此濾鏡允許短於所選波長的光通過，同時阻擋長於該波長的光。常見的範例包括可見光通濾鏡，如下圖所示。
長通濾鏡#
此濾光鏡允許大於所選波長的光透過，同時阻擋小於所選波長的光。典型的例子是具有可見光截止功能的紅外線通透濾光鏡。以下圖片顯示了一個範例。
帶阻濾鏡#
此濾光鏡僅阻擋特定波長帶的光，本質上與帶通濾光鏡相反。它通常用於消除特定波長的光，並在螢光顯微鏡成像等科學應用中扮演重要角色。
偏光濾鏡#
此類濾光鏡用於調整入射光的偏振狀態。常見的偏振光類型包括線偏振光、圓偏振光和橢圓偏振光。此類濾光鏡用於雷射偏振成像、液晶顯示器和太陽眼鏡等應用中。
Stereo mini 相機的挑戰#
對環境光的敏感度#
立體視覺通常在環境周圍光下擷取影像對。然而，左右相機之間的光強度和入射光角度差異，會導致立體影像對的左右影像之間出現顯著的亮度差異，進而導致演算法匹配效果急劇下降。
在單調且無紋理場景中的效能不佳#
立體視覺依賴視覺特徵進行影像匹配。因此，缺乏視覺特徵的場景（例如天空或白牆）會造成匹配困難，導致顯著的匹配失敗甚至錯誤。增加雷射散斑投影可以增強低紋理場景中的特徵。然而，在某些情況下，環境光會降低雷射散斑的對比度，甚至掩蓋其灰階資訊。
使用濾鏡#
濾除環境光#
室內場景中的大部分環境光由可見光組成，其光譜集中在 400 至 600 nm 範圍內。對於 Stereo mini 相機而言，高亮度區域或高反射率物體可能會因環境光過強而導致深度計算不正確。添加紅外線通透濾光鏡可有效抑制環境光造成的過曝區域，確保深度計算的準確性。以下圖片顯示了添加紅外線通透濾光鏡前後的對比。透過添加濾光鏡，地面的深度效能得到了顯著改善。
提高斑點訊噪比 (SNR)#
Stereo mini 相機中雷射散斑的訊噪比 (SNR) 對成像 Quality 有很大影響。環境光會為雷射散斑引入背景噪聲，導致訊噪比不佳甚至掩蓋散斑亮度。在低紋理場景中，添加紅外線通透濾光鏡以消除可見光能有效提高散斑訊噪比，進而提昇成像 Quality。以下圖片顯示了添加紅外線通透濾光鏡前後的對比。透過添加濾光鏡，燈管和手推車的深度效能得到了顯著改善。
