VSLAM预备知识 ICP PnP

一、3D-3D:ICP

已知n个3D点,在两个坐标轴下的坐标分别为VSLAM预备知识 ICP PnPVSLAM预备知识 ICP PnP,已匹配好,求外参sR,t。其中s为两个坐标系的尺度比,R为旋转矩阵,t为平移向量。

SVD方法:

存在关系 VSLAM预备知识 ICP PnP

构建误差的最小二乘,

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推导可得:

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其中VSLAM预备知识 ICP PnPVSLAM预备知识 ICP PnP为质心,因此交叉项乘积为0.故

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一部分只和R有关,一部分和R,t有关。先求R,再求t。因此求解过程总结如下:

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在第二步中展开,得到

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非线性优化:以迭代求最小误差的方式。

二、3D-2D:PnP

当我们知道n 个 3D 空间点以及它们的投影位置(2D)时,如何估计相机所在的位姿。

最少需要3对点(以及至少一个额外点验证结果)

算法大致有如下几种:

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直接线性变换DLT:

最少需要六对匹配点,求出的旋转矩阵不一定满足约束,需要取近似。

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P3P

仅需要3对匹配点(额外一对验证点)

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这里得到了在相机坐标系下的3D坐标,因此也就变成了3D-3D问题,使用ICP即可求解R,t。

 

三、三角测量Triangulation 2D-3D

已知多个视角匹配好的2D点(u,v),以及这多个视角的位姿,求解点的3D坐标。

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由于相机位姿已知,因此世界坐标系下的坐标也易得。

特殊情况:双目,即两个相机的位姿只差一个平移。

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四、2D-2D 对极几何

通过匹配好的很多对2D点,得到R,t

基础矩阵 Fundamental模型

E=t^R共6个自由度(9个变量的矩阵),考虑尺度等价性,因此5个自由度最少需要用5对点。也可以只考虑尺度等级性,使用八点法。

 

 

单应矩阵 Homograph模型