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2024 iThome 鐵人賽

DAY 19
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八點法故名思義,就是利用兩張圖的 8 個匹配點來計算 Essential Matrix。

基本的步驟如下:

1. 解方程式得到 E

將八個配對點轉換成以下矩陣形式解出 E

latex

如何算呢?要解 latex 可以使用 SVD 分解得到 latex(線性代數),這裡忽略詳細計算。

由於這裡得到的 E 不一定遵守原本的物理定義(latex)與性質,因此我們需要透過一些方法轉換成符合 Essential Matrix 特性的矩陣。

2. 強加限制

Essential Matrix 的數學特性是,有兩個相同的特徵值,而第三個特徵值為 0(有興趣的讀者可以看後續的討論),因此我們需要迫使上一步計算出來 E 符合這個特性。

將得到的 E 做 SVD 分解,得到 latex,其中 latex 是特徵值矩陣,這裡假設特徵值經過大小排序,即 latex,其中 latex

設定新的特徵值為 latex,並將 latex 設為 latex,再重新組合成 latex,這個 E 就符合 Essential Matrix 的數學特性。

3. 得到 R 和 t

latex 轉換成 latexlatex,有四種可能的解:
latex
latex

其中 latex 是繞 z 軸旋轉 latex 的旋轉矩陣。這四種解相乘都會得到相同的結果,不過只有一種解是正確的,他們代表的意義如下圖(來自於 《Multiple View Geometry in Computer Vision 》一書):

img

不過只有 (a) 才是對的:兩個匹配點對應的 3D 點應在兩個相機的前方。也就是說,我們可以透過帶入一個已知的 3D 點,來判斷哪一個解是正確的。


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