对极几何基本概念
来源:互联网 发布:淘宝低价销售的危害 编辑:程序博客网 时间:2024/04/30 12:55
对极几何(Epipolar Geometry)描述的是两幅视图之间的内在射影关系,与外部场景无关,只依赖于摄像机内参数和这两幅试图之间的的相对姿态
- 什么是对极几何粗略概念
- 对极几何相关的一个重要约束5点共面约束
- 对极几何的几个相关概念
- 对应点的约束
1. 什么是对极几何·粗略概念
提到对极几何,一定是对二幅图像而言,对极几何实际上是“两幅图像之间的对极几何”,它是图像平面与以基线为轴的平面束的交的几何(这里的基线是指连接摄像机中心的直线),以下图为例:对极几何描述的是左右两幅图像(点x和x’对应的图像)与以CC’为轴的平面束的交的几何!
- 直线CC’为基线,以该基线为轴存在一个平面束,该平面束与两幅图像平面相交,下图给出了该平面束的直观形象,可以看到,该平面束中不同平面与两幅图像相交于不同直线;
- 上图中的灰色平面
π ,只是过基线的平面束中的一个平面(当然,该平面才是平面束中最重要的、也是我们要研究的平面);
2. 对极几何相关的一个重要约束·5点共面约束
仍以上面贴出的图像为例,此处重复贴出,空间点X在两幅图像中的像分别为x和x’,这两个投影点之间存在什么关系呢?观察下图
- 点x、x’与摄像机中心C和C’是共面的,并且与空间点X也是空面的,这5个点共面于平面
π !这是一个最本质的约束,即5个点决定了一个平面π - 由该约束,可以推导出一个重要性质:由图像点x和x’反投影的射线共面,并且,在平面
π 上,在搜索点对应中,该性质非常重要
3. 对极几何的几个相关概念
对极平面束(epipolar pencil):以基线为轴的平面束;下图给出了包含两个平面的对极平面束
对极平面(epipolar plane):任何包含基线的平面都称为对极平面,或者说是对极平面束中的平面;例如,下图中的平面
π 就是一个对极平面对极点(epipole):摄像机的基线与每幅图像的交点;即上图中的点e和e’
对极线(epipolar line):对极平面与图像的交线;例如,上图中的直线l和l’
4. 对应点的约束
现在假设只知道图像点x,那么,它的对应点x’如何约束呢?
- 根据前面的讨论,点x和x’一定位于平面
π 上,而平面π 可以利用基线CC’和图像点x的反投影射线确定 - 点x’又是右侧图像平面上的点,所以,点x’一定位于平面
π 与右侧图像平面的交线l’上 - 前面提到,直线l’为点x的对极线,也就是说,点x的对应点x’一定位于它的对极线上!
Reference
[1]《计算机视觉中的多视几何》 ·第八章·对极几何和基本矩阵
[2] 《Multiple View Geometry in Computer Vision Second Edition》·Andrew Zisserman·P239·9 Epipolar Geometry and the Fundamental Matrix
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