请解释在双目立体视觉系统中，极线几何如何影响图像配准和三维重建，并给出实现该技术的关键步骤和算法。

极线几何在双目立体视觉系统中起着至关重要的作用，它是实现图像配准和三维重建的基础。理解极线几何对于机器视觉理论有着重要的意义，它确保了来自不同摄像机视点的图像能够被精确地对应起来，从而进行三维空间中物体位置和形状的重建。

参考资源链接：[双目立体视觉：极线几何详解——2010北京邮电大学考博真题关键](https://wenku.csdn.net/doc/58m6h0cg8u?spm=1055.2569.3001.10343)

具体来说，极线几何允许我们将左摄像机所捕获的图像中的点，通过对应的极线映射到右摄像机的图像平面上，反之亦然。这意味着我们可以在一幅图像中找到另一幅图像上对应点的搜索路径，极大地简化了图像间的匹配问题，并且提高了计算效率。极线几何模型中，我们假设场景中的点在两幅图像中对应的投影点沿着各自的极线对齐。这样的对齐关系为后续的特征匹配和深度计算提供了条件。

实现极线几何的关键步骤包括：

1. 摄像机标定：为了确保极线几何的准确应用，首先需要对摄像机进行精确标定，获取内外参数，这包括焦距、主点坐标、畸变系数等。

2. 对极几何约束：使用摄像机标定的结果，计算出两个摄像机之间的本质矩阵和基础矩阵，这些都是极线几何中的关键概念。

3. 图像校正：根据对极几何约束，进行图像校正，使得所有的极线在图像中变为水平线，这一步骤简化了后续的图像匹配过程。

4. 特征匹配与三维重建：在图像校正之后，进行特征提取和匹配。常用的特征提取算法包括SIFT、SURF、ORB等。匹配完成后，根据匹配点在两个摄像机中的位置和摄像机标定参数，利用三角测量原理计算出匹配点的三维坐标。

5. 深度图生成：最后，通过所有匹配点的三维坐标，可以生成整个场景的深度图，这是三维重建的基础。

在上述步骤中，运用了包括信号处理技术、空间几何变换等机器视觉理论。例如，信号处理技术被用于图像预处理阶段，而空间几何变换则涉及到坐标系转换和特征点的三维定位。

极线几何的理解和应用不仅限于理论阐述，还需要结合实际项目的经验。为了深入学习极线几何及其在双目立体视觉中的应用，建议参考《双目立体视觉：极线几何详解——2010北京邮电大学考博真题关键》这份资料。通过这份资料，可以了解到极线几何的理论基础和实际应用案例，对于掌握极线几何的深入理解非常有帮助。同时，书中也提供了机器视觉理论的全面覆盖，包括摄像机标定、特征信息提取等关键环节，对于那些希望建立系统知识框架的读者来说，是一份宝贵的资源。

参考资源链接：[双目立体视觉：极线几何详解——2010北京邮电大学考博真题关键](https://wenku.csdn.net/doc/58m6h0cg8u?spm=1055.2569.3001.10343)