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2024 iThome 鐵人賽

DAY 16
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前面示範了簡單的實作練習,現在讓我們回到理論的部分,讓我們試著回答以下問題:

  1. 如何從點的配對得到相機的外部參數的呢?
  2. 需要幾個點的配對才能推估出相機的外部參數呢?
  3. 如何刪去錯誤的配對呢?

這就要從對極幾何 (epipolar geometry) 開始講起,簡單來說,對極幾何就是用來描述兩個相機之間的幾何關係,當我們可以用一個式子描述兩個相機與空間中 3D 點的關係時,就可以很輕易的用解方程式的方式得到相機的外部參數。

下圖是一個簡單的示意圖,表達兩個相機與空間中 3D 點的關係,latexlatex 分別是兩個相機的中心,latex 是空間中的一個 3D 點,latexlatex 分別是 latex 在兩個相機的投影點:

epi1

用式子表示:

latex
latex

假設 latex 是分別 latex 在兩個相機座標系下的 3D 座標,我們可以得到:

latex
latex

然後將 latex 代入 latex 的式子中,我們可以得到:

latex
latex
latex

這裡暫停一下,我們要用到一個向量的 skew-symmetric matrix 的概念

Skew-symmetric matrix

這是一個 latex 的矩陣,可以將一個向量 latex 加上^變成一個矩陣
latex

這個矩陣兩個特性,等等會用到:

  1. latex 所代表的是 latexlatex 的 cross product,也就是說得到的向量是垂直於 latexlatex 的向量。
  2. latex

證明很簡單,直接講 latex 展開相乘就可以得到。

下集待續...


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