祁子禹

引言

在奔逸不羁的童年，笔者对理科知识的好奇无际无边。某天曾在外婆家的煤棚子里一通乱翻，缴获了大舅学生时代的几何光学课本，不料遭遇开幕雷击：

“人的眼球好比照相机，我们要为革命而保护视力！”

对于一个孩童干瘪的脑袋来说，实在是难以领悟眼球和相机有何关联，也就更别提它们如何跟革命扯到一起了。时隔多年，笔者当物理学家的童年梦想未果，而是成为了一名脑外科医生。有了医学专业背景再回想，觉得书上这话讲得还算不孬——两只眼球属实如同两枚相机，乖巧而警觉地伏于眶窝内，可调光轴（眼外肌），可调焦距（睫状体）、可调光圈（瞳孔），既有底片（视网膜），又有电缆（视神经），最后把照片发给主机（大脑）。大脑整合双眼图像，分析差异，计算出物体到眼球的距离与深度。这些信息加上日积月累的视觉经验，便造就了双目立体视觉，使人看到立体的世界。

归纳逻辑推理告诉我们：欲谋取对事物的完整理解，要把问题一般化，还要把问题特殊化。上一段文字从眼球与相机的关系中抽象出了双目立体视觉的概念，是问题一般化。而问题特殊化是反向过程，即从双目立体视觉的概念反观眼球与相机的比喻，便可总结事物的关键部分和次要部分，专注于分析与科学问题关联最大的因素。

场景的简化版显而易见——空间中有一物体，双眼正注视着这个物体，产生两幅图像。大脑分析处理两幅图像，造就了双目立体视觉。前人正是通过双眼看世间万物这个模型，抽象出了对极几何的数学概念。本文从眼球-相机的比喻出发，聊聊笔者对对极几何中的四个重要矩阵，即外参矩阵、内参矩阵、基本矩阵和本质矩阵的直观理解。