数字图像的获取是十分重要的一环，图像获取的形式与质量以及形式都会对我们后续的图像处理和理解有很大的影响。本节，我们从视觉传感器的成像原理出发学习数字图像的获取方法和数字图像的相关参数。本节学习所需要的前备知识都是较为简单的高中光学知识，易于理解。后面对图像的基本操作，需要具备一定的线性代数基础。

视觉传感器基础

我们知道，人眼观察世界的本质是对外界光信号的捕捉和解译，我们之所以可以看到某物体是因为该物体是可以反射或发出光的，所以视觉传感器捕捉数字图像的问题就转换为了光学传感器捕捉自然光的问题。
这里值得考究的一点是，空间中存在着各种各样的光，红外光，自然光，紫外光等等，光学传感器如何从如此多的光的空间中提取出来我们想要的自然光呢？（当然了，如果是红外相机，捕捉到的就是红外光）答案是相机响应函数。我们知道，不同的光的本质区别在于波长，也就是说只要我们相机对不同波长的光响应不一样即可！例如红光传感器，只对波长处于自然红光波长的射线响应较强，对于其他波长的射线响应弱。如果我们的传感器可以捕捉到所有波长的光，我们称其采集到的图像为高光谱图像。想要进一步了解的可以阅读文献[1]，这是一个很有意思的东西。
根据捕捉到的射线不同,我们有了各种独特的视觉传感器,例如:高光谱图像,红外成像,RGB-D成像等等

小孔成像原理

如下图所示，根据光沿直线传播，物体在纸后呈倒立的实像，我们若将图中纸后的黑色板替换为光学传感器，则我们就可以捕捉到物体的光强度。

透镜成像

实际上，我们的人眼有晶状体结构，更接近的是透镜成像。
其成像特点在于：
两倍焦距以外呈倒立缩小的实像
一倍焦距到二倍焦距之间呈倒立放大的实像
一倍焦距以内呈正立放大的虚像
实像呈在与实物的异侧，虚像和实物在透镜的同侧。

传感器的工作流程

根据以上两种原理，我们可以把光传递至纸后或透镜之后，进一步地，数字相机就是依靠以上原理，通过光圈和快门控制从光学系统到达传感器的总能量（光圈越大，进入的光就越多，快门越快，传感器捕捉收集到的能量就越少），之后我们通过传感器将光学信号转换为数字电信号，再通过一系列的算法处理后得到我们常见的数字图像文件。
总的来说，完整的图像过程为： 光 -> 透镜 -> 光圈 -> 快门 -> 光敏探测器 -> psp图像收集卡
将相机的结构与人眼对应：
角膜和晶状体 ————>相机镜头
瞳孔————> 光圈
视网膜————>相机底片
视觉传感器的存在大大拓展了人类的视觉感知能力

相机参数

下面我们学习视觉传感器的相关参数，相机的参数对图像成像有一定的影响，熟悉摄影的同学一定不会陌生。

光圈大小

用于控制光线通过镜头进入相机机身内感光面光量的装置，光圈的大小对图像的