三維重建 對極幾何與基礎矩陣

2022-08-29 15:09:21 字數 1814 閱讀 8529

基本概率:對極幾何是structure from motion問題中,在兩個相機位置產生的兩幅影象的之間存在的一種特殊幾何關係,是sfm問題中2d-2d求解兩幀間相機姿態的基本模型。

基本模型:

其中c0、c1為兩個相機中心,p為空間中一點,p在c0、c1對應像平面上的投影分別為x0、x1。c0、c1連線與像平面的交點e0、e1稱為極點,l0、l1稱為極線,c0、c1、p三點組成的平面稱為極平面。

兩幅影象之間的約束關係使用代數的方式表示出來即為基本矩陣。基礎矩陣是對極幾何的代數表達方式。基礎矩陣體現兩張檢視的對極幾何的內在攝影幾何的關係,基礎矩陣只依賴於攝像機的內參k和外參r,t。當使用兩個相機在不同位置對同一場景進行拍攝時,為了描述兩幅影象之間的關係,引入對極幾何。對極幾何是兩幅影象之間,兩幅影象上的匹配點與以基線(連線兩攝像機中心的直線)為軸的平面束的交的幾何。

通過對極幾何一副影象上的點可以確定另外一幅影象上的一條直線,這種情況用基礎矩陣來表示。通過一種對映,一幅影象上的點可以確定另外一副影象上的乙個點,這種情況用單應矩陣。

本質矩陣是基礎矩陣的一種特殊情況,是在歸一化影象座標下的基礎矩陣。

求解影象之間的基礎矩陣的估計演算法可以分為3類:線性、迭代、魯棒性方法。八點演算法計算基礎矩陣是線性估計的典型代表,主要思想是利用8個匹配點對求解線性方程組,以得到基礎矩陣。8點演算法主要由以下兩個步驟組成:

另外,也可用七點和十點(匹配點)演算法計算基礎矩陣。

(1)像平面接近平行,極點位於無窮遠

ransan演算法消除錯誤匹配的的點:

得到的基礎矩陣f:

(1)像平面接近平行,極點位於無窮遠

ransan演算法消除錯誤匹配的的點:

得到的基礎矩陣f:

(1)像平面接近平行,極點位於無窮遠

ransan演算法消除錯誤匹配的的點:

得到的基礎矩陣f:

(1)隨機選擇7、8、10個點;

(2)用這7、8、10個點估計基礎矩陣f;

(3)用這個f進行驗算,計算用f驗算成功的點對數n;

重複多次,找到使n最大的f作為基礎矩陣。

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