2D-2D位姿解算方法:本質矩陣或者基礎矩陣(essential matrix or fundamental matrix)與單應矩陣(honmography)對比

一、本質矩陣或者基礎矩陣算法來自於對極約束:

$$x_{2}^{T}t^{\wedge}Rx_{1}=0$$

也可以寫成

$$p_{2}^{T}K^{-T}t^{\wedge}RK^{-1}p_{1}=0$$

其中間部分記爲本質矩陣E和基礎矩陣F:

$$E=t^{\wedge}R$$或者:$$F=K^{-T}t^{\wedge}RK^{-1}$$

本質矩陣E具有平移和旋轉六個自由度,但是由於對極約束是等式爲0的約束,所以具有尺度等價性。故具有5個自由度,理論上可以通過5組匹配點進行計算,但是過於複雜,實際上往往通過8點法進行求解。SVD分解往往會得到四個解,通過深度檢驗可以確定正確的解。

注意:對於約束由於t的存在,如果發生純旋轉,會導致無解。但是單應矩陣(homography)可以解決這個問題。純旋轉也會導致初始化問題。

二、單應矩陣來自於平面約束:

$$n^{T}P+d = 0$$

可得:

$$ -\frac{n^{T}P}{d}=1$$

又因爲$$p_{2}=K(RP+t )=K(RP+t\cdot(-\frac{n^{T}P}{d}))=K(R-\frac{tn^{T}}{d})K^{-1}p_{1}$$

中間部分記爲單應矩陣(homography)H:$$H=K(R-\frac{tn^{T}}{d})K^{-1}$$

H矩陣也是一個3X3的矩陣,但是每一組特徵點都可以提供2個約束,所以只需要4對點就可以求解H。

對H進行分解有數值法和解析法,都可以得到4個解,通過深度驗證和假設場景法向量可以排除解。

總結:

一般2D-2D都是同時估計基礎矩陣和本質矩陣,選擇重投影誤差比較小的那個作爲最終的估計

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章