Introduction to computer vision( ud810, CS 6476)--epipolar geometry, fundamental matrix

看这个CS6476的主要目的是知其然,能去解决遇到的一些问题,但是我也尽量知其所以然。

OMS地址:https://www.cc.gatech.edu/~afb/classes/CS4495-Spring2015-OMS/

下面贴一下OMS的repo

https://github.com/gkouros/intro-to-cv-ud810

这个是我觉得一个写得不错的。

这篇blog主要写三点:

1.我遇到的问题;2.怎么求fundamental matrix; 3.怎么求epipolar line;

1.写这个是因为其中有个很简单的问题困扰了我很久,回头想想也挺逗的,不过也是因为中间有其他重要的事情没有什么时间去解决这个问题。

描述下这个问题就是:

 其中l prime 就是epipolar line, epipolar跟点p prime向量的乘积为0。

我下意识的就想,这个epipolar line的向量跟点向量的乘积为0,那就是垂直。但是怎么也证明不出来这俩垂直,而且还举了好多反例。

最后的最后,做了OMS,看了别人repo里面的代码,才知道乘积为0,就是说点p prime在 线l prime上,这明显是的啊。。。反正这个问题就解决了,也没啥好说的了。

2.求fundamental matrix

a. 首先你得到两组不同投影下2d坐标。

b. 坐标转到homogeneous coordinates 上,就是加一维 Z,补1。

c.根据公式求 fundamental matrix F,用 svd 或者least square都可以。

d.由于3中求出来的F 是满秩的,但是我们需要的是一个秩为2的矩阵,所以对F做SVD,把奇异值最小的给去掉可以了。

3.求epipolar line

其实根据2中求得F,就很容易算epipolar line了,但是有个问题,我懒得翻译了:

If you look at the results of the last section the epipolar lines are close, but not perfect. The problem is that the offset and scale of the points is large and biased compared to some of the constants. To fix this, we are going to normalize the points.

所以就对两组points 做 normalize吧,然后F 也要左右各乘上normalize的转换矩阵生成新的F prime。

 

基础矩阵(fundamental matrix)在计算机视觉中扮演着极其重要的角色,尤其是在处理立体视觉和三维重建问题时。它联系了同一场景在不同视角下的两个图像,通过描述图像间的几何关系,允许我们找到对应点之间的匹配关系。而极线几何是双目立体视觉中的一个基本概念,它简化了立体匹配问题,使得只需要在一维空间内进行搜索匹配点,而不是在二维图像上搜索,这极大提高了效率。 参考资源链接:[hartley 规格化8点算法 论文](https://wenku.csdn.net/doc/5g0o4i7lue?spm=1055.2569.3001.10343) Hartley规格化8点算法是一种计算基础矩阵的经典方法,它假设相机已经经过内部和外部校正,即消除了镜头畸变并且成像平面与世界坐标系平行。该算法利用了至少8对对应点来线性地估计基础矩阵。算法的核心思想是将对应点坐标规格化到单位圆内,以减少因点位置而带来的数值条件问题,进而提高了算法的稳定性和准确性。 具体来说,算法首先对图像坐标进行尺度和旋转变换,将其规格化到单位圆内。接着通过最小化重投影误差,建立基础矩阵F的代数估计。最后,通过对估计出的基础矩阵进行去规范化,恢复到原始的尺度。这种方法的优点在于其计算效率高,而且在正确选择对应点的情况下,算法性能相对稳健。 在深入理解这些概念后,推荐您阅读《In Defense of the Eight-Point Algorithm, Hartley ICCV》这篇论文。在这篇论文中,作者Hartley详细地讨论了八点算法的原理和实现,包括它的优点、局限性以及如何在实际应用中进行优化。这篇论文是进一步深入了解和应用Hartley规格化8点算法不可或缺的资料。 参考资源链接:[hartley 规格化8点算法 论文](https://wenku.csdn.net/doc/5g0o4i7lue?spm=1055.2569.3001.10343)
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