相机成像全流程（含畸变）

一，四个坐标定义

1. 世界坐标系

• 全局基准，场景固定原点，所有物体统一参考系。
• 单位：米 / 毫米等物理长度。

2. 相机坐标系

• 原点：相机光心；\(Z_c\) 轴沿镜头拍摄方向向前。
• 单位：物理长度；\(Z_c>0\) 代表物体在相机前方。
• 由外参（旋转 R + 平移 t）从世界坐标变换而来

3. 相机归一化平面坐标

无量纲，消除距离 \(Z_c\) 影响；是 3D 相机坐标投影到单位深度的 2D 齐次坐标。

4. 像素坐标

图像平面上像素行列位置，单位：像素。

由内参矩阵 K从归一化坐标换算得到。

二，完整相机成像全流程

步骤 1：世界坐标 → 相机 3D 坐标（外参刚体变换）

步骤 2：相机 3D 坐标 → 理想无畸变归一化坐标（透视投影）

投影到 （Z = 1) 归一化平面，消除深度尺度：

：理想归一化平面坐标，无镜头畸变。

步骤 3：理想归一化坐标 → 带畸变归一化坐标（镜头畸变）

镜头径向 + 切向畸变扭曲成像光线，计算畸变坐标

步骤 4：畸变归一化坐标 → 图像像素坐标（相机内参）

通过焦距、主点映射到图像像素：

三，极简正向链路汇总：

世界坐标相机 3D 坐标理想归一化坐标畸变归一化坐标像素坐标