SFM-based positioning(基于建模的视觉定位)

本文介绍了使用图像进行3D建模,通过点云压缩和2D-3D匹配实现车辆互联网的高精度视觉定位。涉及的论文分别发表在IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems和CVGIP2015,并提供了数据集链接。代码流程包括模型压缩和测试图像定位,详细步骤包括使用VisualSFM进行3D重建和模型压缩,以及测试阶段的定位计算和误差评估。

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具体方法来自我参与的两篇paper,一篇journal,一篇conference:

PAPER1 :  Vision-Based Positioning for Internet-of-Vehicles, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2016.

PAPER2 :  VISION-BASED POSITIONING WITH SUB-METER ACCURACY FOR INTERNET-OF-VEHICLE (CVGIP2015 Best Paper Award)

过程:基于图像的3D建模--点云压缩--3D和2D的匹配

Dataset:http://imlab.tw/positioning/dataset/




:以下內容是個人筆記,

### SFM 和 MVS 的基本概念 Structure from Motion (SFM) 是一种通过分析一组像中的相机运动来重三维场景的技术[^1]。其核心目标是从二维像序列中推导出物体的三维结构以及拍摄这些像时相机的位置和姿态。 Multiple View Stereo (MVS) 则是一种基于多视几何的方法,用于从多个视角获取的像集中估计密集的三维点云[^2]。它通常作为 SFM 后续阶段的一部分,提供更详细的表面信息。 两者的主要区别在于:SFM 主要关注稀疏特征点的匹配及其对应的相机参数恢复;而 MVS 更侧重于利用稠密像素级对应关系生成高分辨率的三维模型。 #### SFM 实现流程概述 以下是典型的 Structure from Motion 技术实现的关键环节: 1. **特征检测与描述** 使用算法(如 SIFT 或 ORB)提取每张片上的显著特征点并计算它们的描述子[^3]。 2. **特征匹配** 将不同照片间具有相似特性的点配对起来形成初步关联列表[^4]。 3. **基础矩阵/本质矩阵估算** 基础矩阵 F 可由两帧之间的匹配点集求得,进一步可转换成本质矩阵 E 来约束相对位姿变化[^5]。 4. **三角化重初始场景** 应用 PnP 方法或其他优化手段得到粗略的空间坐标位置集合[^6]。 5. **全局Bundle Adjustment** 对所有已知变量执行非线性最小二乘法调整过程以提升整体精度水平[^7]。 ```python import numpy as np from scipy.optimize import least_squares def bundle_adjustment(params, points_2d, camera_indices, point_indices): """ Perform Bundle Adjustment using Levenberg-Marquardt algorithm. Args: params: Initial parameters including both cameras' poses and 3D points positions. points_2d: Observed two-dimensional coordinates of projected feature points across all views. camera_indices: Indices indicating which camera observes each observation. point_indices: Indices specifying the corresponding world-point index per observed projection. Returns: Optimized set of extrinsics & intrinsics alongside refined landmarks locations. """ ... ``` #### MVS 工作原理简介 对于 Multiple View Stereo 而言,主要涉及以下几个方面的工作内容: - **深度映射生成**: 针对每一个输入影像单独构局部区域内的距离场表示形式[^8]. - **光度一致性评估**: 测量候选深度值下相邻几个方向上颜色差异程度大小以便选取最佳解方案[^9]. - **融合操作**: 综合考虑来自各个角度的信息贡献最终合成完整的立体效果展示成果[^10]. ---
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