一些知識點的初步理解 3 立體視覺,ing

2022-03-23 02:00:51 字數 2307 閱讀 8490

最近看了些立體視覺方面的資料,感覺立體視覺涉及到的東西太多,且數學理論比較強,特別是幾何方面的東西,下面是對這一周看關於立體視覺方面的資料的初步總結,很多知識也是懂了個概念而已,深入的話要在以後的實踐過程中不斷體會,其中主要是一些名詞,寫下來算是對自己有個小的總結:

一.   射影幾何知識。

包括平面射影幾何和空間射影幾何。射影幾何只是在歐式幾何中引入了無窮遠元素而已,比如說無窮遠點,無窮遠直線,無窮遠曲線和曲面。因此在射影幾何中2條平行線是可以相交的,交點在無窮遠處,2個平行平面也交於無窮遠處的一條直線。

所以在二維射影幾何中,引入了二維射影平面,即由歐式平面和無窮遠直線構成。其中涉及到的相關知識點有其次座標和非其次座標,叉積,交比,射影引數,對偶,無窮遠直線的表達,二次曲線,對偶二次曲線,退化二次曲線,圓環點,單應,自由度,等距變換,相似變換,仿射變換,射影變換之間的區別,幾何失真,變換群與不變數等。

三維射影幾何中和二維的很類似,但是在三維射影空間中直線是最難表達的,且直線有4個自由度,而點和面只有3個自由度,點和面對偶,直線自對偶。涉及到的相關知識點有二次曲面,對偶二次曲面,扭三次曲線,絕對二次曲線。所有的球面交無窮遠平面於絕對二次曲線,所有的圓交絕對二次曲線於2點,即圓環點。絕對對偶二次曲面,不變數,消隱點和消隱線的計算等。

為什麼在立體視覺中要引入射影幾何呢?因為的成像並不保持歐式不變性,攝像機的成像過程是乙個射影變換過程。

二.   攝像機模型。

主要是小孔成像模型,中心透視投影模型。引入的概念有景深,視角,透視失真,物理座標系,相機座標系,物體座標系,畫素座標系,主點偏移,相機內引數(5個,主點座標2個,2個方向上的焦距,1個尺度因子),相機外引數(2個,旋轉和平移),徑向畸變,離心畸變,薄透鏡畸變,仿射相機,攝像機矩陣等。

其中一般的立體視覺中分析的原理都是小孔成像模型,但是用的卻是中心透視投影模型。

三.   多視幾何。

因為從單幅影象中恢復場景中的結構和深度會引起歧義,所以引入了多視幾何,主要包括二視幾何和三視幾何。

二視幾何是指同時獲得2幅**,比如說有2個攝像機或者乙個攝像機移動拍攝2次。其概念有外極幾何,外極點,基線,外極平面,外極線,外極線約束,本質矩陣,基本矩陣,8點演算法估計基本矩陣,單應矩陣,不動點和不動線等。

三視幾何的產生是由於二視幾何不能產生對直線的約束,2幅影象之間的約束由基本矩陣決定,3幅影象之間的約束由3焦張量決定,3幅及3幅以上的影象之間不存在獨立的約束。

多視幾何的知識對後面的攝像機標定和三維重建有很大的幫助。

四.   攝像機標定理論。

攝像機標定是指求出攝像機的內引數和外引數。涉及到的知識點有直接線性變換,退化配置,幾何誤差,**標準演算法,矩陣分解,圓環點和攝像機內引數的約束,平行線與攝像機內引數的約束,kruppa方程與攝像機內引數的約束,絕對二次曲線於攝像機內引數的約束,絕對二次曲面與攝像機內引數的約束,主動視覺系統,主動視覺標定等。

五.   三維重建理論。

目前的計算機理論框架是基於marr理論的,marr理論認為三維重建是人類視覺的主要問題,也是計算機視覺最主要的研究方向。因此三維重建理論在計算機視覺中占有很重要的地位。三維重建的一般步驟時在多幅圖中分別找出相應的對應特徵點,然後匹配對應的特徵點,然後根據對應的特徵點的幾何約束,顏色值約束,運動模型約束等其他約束來估算出空間中對應點的深度。其中最難的部分在與怎樣將每幅影象中的點對應起來,即多目融合問題。

目前三維重建理論涉及到的概念有重建過程,人體視覺理論,雙目融合,灰度相關,交叉相關,相似性約束,視窗搜尋,多尺度邊緣匹配,動態規劃,多視立體重建,多基線立體重建,視差,深度,立體元素,空間切割,剪影重構,相交體,基於切割的視覺殼,分層重建理論,射影重建,仿射重建,無窮遠單應,相似重建,基於結構光的重建,基於紋理的重建,基於顏色值的重建,基於運動模型的重建,大規模場景重建等。

吳福朝 (2008). 計算機視覺中的數學方法, 科學出版社.

中科院自動化所計算機視覺ppt,《立體視覺》.

shapiro, l. g. and g. c. stockman ( 2001). computer vision, prentice hall.

hartley, r., a. zisserman, et al. (2003). multiple view geometry in computer vision, cambridge univ press.

bradski, g. and a. kaehler (2008). learning opencv: computer vision with the opencv library, o'reilly media.

立體視覺中的水很深,路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索!

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