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绝对圆锥曲线(Absolute Conic)

绝对圆锥曲线(Absolute Conic)

作者: 小鬼默默 | 来源:发表于2019-04-24 12:56 被阅读0次

    先作几个假设:

    假设1:存在一个无穷远处的平面α,那么该平面上的点可以表示为:\tilde{x_{∞}} = [x1,y1,z1,0]^T

    假设2:存在绝对圆锥曲线,该曲线上的点满足:x^2+y^2+z^2+w^2=0,那么在假设1中的平面α内,该绝对圆锥曲线Ω满足:x1^2+y1^2+z1^2=0w=0

    开始正式讲解:

    若假设1中的点在假设2的圆锥曲线上,那么根据定义可以得到:\tilde{x_{∞}} ^T\tilde{x_{∞}} =0

    绝对圆锥曲线所具有的一条重要特性:对于刚体变换具有不变性,什么意思呢?只有物体的位置(平移变换)和朝向(旋转变换)发生改变,而形状不变,得到的变换称为刚体变换。比如将空间的点x经过刚体变换得到X:

                                                                 x=[R,t]X

    令变换矩阵为H:

    那么上述的无穷远处点\tilde{x_{∞}} 经过刚体变换后可以得到:

    上式中x_{∞}= [x1,y1,z1]^T。很显然,变换后的点\tilde{x_{∞}} 也在无穷远。那么变换后的点\tilde{x_{∞}} 是否在圆锥曲线Ω上呢?我们计算一下:

                           x_{∞}’^Tx_{∞}’=(Rx_{∞})^T(Rx_{∞})=x_{∞} ^TR^TRx_{∞}=x_{∞}^Tx_{∞}=0

    说明\tilde{x_{∞}} 也在绝对圆锥曲线Ω上!

    假设绝对圆锥曲线Ω的像为ω(这个像也被叫做IAC,Image of the absolute conic),Ω上的点\tilde{x_{∞}} 的像点为\tilde{m_{∞}} ,那么:

    可以得到:s{A^-}^T \tilde{m} _{∞} ^T=x_{∞}^T R^Ts{A^-}^1 \tilde{m} _{∞}=Rx_{∞} ,因此:

                              s^2\tilde{m} _{∞} ^T{A^-}^T{A^-}^1\tilde{m} _{∞} =x_{∞}^T R^TRx_{∞}=x_{∞}^T x_{∞}=0

    也就是说:\tilde{m} _{∞} ^T{A^-}^T{A^-}^1\tilde{m} _{∞} =0

    由此可知:绝对圆锥曲线x1^2+y1^2+z1^2=0w=0的像为\tilde{m} _{∞} ^T{A^-}^T{A^-}^1\tilde{m} _{∞} =0,这个像完全由{A^-}^T{A^-}^1决定,而A中全部为相机内参。因此找到绝对圆锥曲线的像曲线IAC,就可以求解到相机的内部参数。

    参考:Camera Calibration 相机标定:原理简介(三) - yhl_leo - CSDN博客

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