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计算机视觉原理(一 极线几何)

计算机视觉原理(一 极线几何)

作者: 3D视觉工坊 | 来源:发表于2018-09-26 21:43 被阅读12次

一 本质矩阵如何推导?

推导过程梳理如下:

注:
1. 向量叉乘的线性性质 几何解释

叉乘(向量的外积)是物理里面常常用到的概念, 它是由两个向量得到一个新的向量的运算。一般我们都是从几何意义下手: 向量 \overrightarrow{a}\overrightarrow{b} 叉乘, 得到一个垂直于\overrightarrow{a}\overrightarrow{b} 的向量\overrightarrow{a} x \overrightarrow{b} , 它的方向由右手螺旋法则确定, 它的长度是\overrightarrow{a}\overrightarrow{b} 张开的平行四边形的面积。

由上可知,向量\overrightarrow{t}x\overrightarrow{t}=0

  1. \begin{bmatrix} x \end{bmatrix}_{\times }为反对称矩阵。

由上推导过程,即可求出本质矩阵的表达式E,且其满足\tilde{p}_{r}^{T}E\tilde{p}_{l}^{T}=0等式关系。

二 本质矩阵的意义

由以上推导过程可知,本质矩阵E=[t]_{x}R

本质矩阵中包含R和t(两个相机之间的旋转与平移关系),它通过空间中的物理点,联系了左右相机之间的位置关系。

三 本质矩阵的求解

注:
\begin{bmatrix} e_{1}^{T}\\ e_{2}^{T}\\ e_{3}^{T}\end{bmatrix}中每行为3x1矩阵,共有九个元素。现将其除上e_{33},则还剩8个元素,因而只需要8个点,即可求出各参数。

注:
上式中Q为9个点组成的矩阵, \xi _{min}\left ( Q^{T}Q \right ) 表示9x9矩阵( Q^{T}Q)最小奇异值对应的奇异向量。此处得到的\Theta便是本质矩阵E,接下来,需要将E进行分离出R和t。

注:

本质矩阵的求解在opencv中已经封装好,无需自己再去写函数实现,只需大致了解其推导过程即可。

四 扩展——基本矩阵

之前我们求出的本质矩阵,是在相机坐标系下,而此处通过基本矩阵,便可以得到像素坐标系下的对应关系下。由此可知,基本矩阵包含了相机的内参数信息。




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