EPnP算法
EPnP算法
相机坐标系用
,世界坐标系用
表示,任何一点可以用四个控制点
表示

































对于相机坐标系同样成立

































对于上面的公式,首先需要说明的是









理论上来说,控制点可以随便选择,这里选择控制点为参考点的中心,其他的点在PCA得到的主轴上单位长度处,从而提高算法的稳定性。
控制点在相机坐标系的坐标
根据投影方程得到世界坐标系中参考点坐标和相机坐标系中参考点的约束关系:
































写成矩阵的形式为:
























































将等式的第三列代入第一二列,得到
































































因此,可以得到下面的线性方程组:




































上面的方程中,四个控制点总共12个未知变量,




























[说明]使用




















选择合适的线性组合
上面求解的
中,需要确定
,也就是确定合适的线性组合。根据参考点的位置不同,矩阵
的零空间维数可能为
维。求解
的策略是控制点在坐标系
和
中,两两之间的距离是相同,而
的
分量表示分别表示不同的控制点在相机坐标系中的坐标,总共有
个约束。
如果
,则根据约束有




























所以



























































如果






















































由于








































其中








上面的方程可以通过




























如果
则和
差不多,唯一的区别在于使用的是
的逆,而不是伪逆,此时的
为
的矩阵。
G-N优化
前面的步骤可以得到目标点在相机坐标系中的闭式解,作为G-N优化的初始值,优化的变量为
,目标函数为

















































该优化过程和参考点的数目无关,优化步骤和时间是常数。
计算R,t
前面的两步计算不同维数的零空间的误差,选择误差最小维数对应的

步骤如下:
(1)求中心点,


















(2)去中心,























(3)计算















(4)对







(5)计算


























最后
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