計算機視覺基礎5——本質矩陣與基本矩陣(Essential and Fundamental Matrices)

回顧本質矩陣的定義


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本質矩陣的基本性質:
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結合成像的幾何關系
      
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Longuet-Higgins equation
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注意大小寫的區(qū)別哦情竹,大小表示物點矢量官觅,小與表示像點矢量缚忧。
像平面上的一點可以看作:
? (u,v) 2D film point(局限于像平面上來考慮)
? (u,v,f) 3D point on film plane(相機坐標系中來考慮)
? k(u,v,f) viewing ray into the scene(透過像點和原點射線上點的像德迹,相機坐標系中來考慮)
? k(X, Y, Z) ray through point P in the scene(在世界坐標系中來考慮)
設l
為像平面上的一直線:au+bv+c=0

由點線結合關系可得:


因此有
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這樣就可以用幾何的觀點來解釋上述方程:左像平面上的一點pl
乘以本質矩陣E
,結果為一條直線古沥,該直線就是pl
的極線,且過pl
在右像平面上的對應點pr
。這個結論十分喜人致讥。
同理有
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? Remember: epipoles belong to the epipolar lines
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? And they belong to all the epipolar lines
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關于本質矩陣的關系總結如下:
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本質矩陣采用的是相機的外部參數(shù),也就是說采用相機坐標(The essential matrix uses CAMERA coordinates)器赞,如果要分析數(shù)字圖像垢袱,則要考慮坐標(u,v),此時需要用到內部參數(shù)(To use image coordinates we must consider the INTRINSIC camera parameters)
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從像素級來考慮港柜,有如下關系
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short version: The same equation works in pixel coordinates too!
矩陣F
稱為基本矩陣:F=M?TrRSM?1l

? has rank 2
? depends on the INTRINSIC and EXTRINSIC Parameters (f, etc ; R & T)
Analogous to essential matrix. The fundamental matrix also tells how pixels (points) in each image are related to epipolar lines in the other image.
例子:

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由F?el=0
惶桐,并根據(jù)下圖,where is the epipole? vector in the right nullspace of matrix F
潘懊,即F
的右零空間姚糊。當然el
是非零向量,也就是說F?el=0
有非零解授舟,說明矩陣F
不是滿秩的救恨,或者說它是奇異的,However, due to noise,F may not be singular.So instead, next best thing is eigenvector associated with smallest eigenvalue of F释树。
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[u,d] = eigs(F’ * F)u =-0.0013 0.2586 -0.96600.0029 -0.9660 -0.25861.0000 0.0032 -0.0005d = 1.0e8*-1.0000 0 00 -0.0000 00 0 -0.0000eigenvector associated with smallest eigenvalue>> uu = u(:,3)uu = ( -0.9660 -0.2586 -0.0005)>> uu / uu(3) : to get pixel coords(1861.02 498.21 1.0)

where is the epipole?


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