OpenCV实现求解单目相机位姿
单目相机通过对极约束来求解相机运动的位姿。参考了ORBSLAM中单目实现的代码,这里用opencv来实现最简单的位姿估计.
mLeftImg = cv::imread(lImg, cv::IMREAD_GRAYSCALE);
mRightImg = cv::imread(rImg, cv::IMREAD_GRAYSCALE);
cv::Ptr<ORB> OrbLeftExtractor = cv::ORB::create();
cv::Ptr<ORB> OrbRightExtractor = cv::ORB::create();OrbLeftExtractor->detectAndCompute(mLeftImg, noArray(), mLeftKps, mLeftDes);
OrbRightExtractor->detectAndCompute(mRightImg, noArray(), mRightKps, mRightDes);
Ptr<DescriptorMatcher> matcher = DescriptorMatcher::create(DescriptorMatcher::BRUTEFORCE_HAMMING);
matcher->match(mLeftDes, mRightDes, mMatches);
首先通过ORB特征提取,获取两幅图像的匹配度,我将其连线出来的效果:
RANSAC的算法原理可以google,很容易理解。先看看ORBSLAM中的实现:
bool Initializer::Initialize(const Frame &CurrentFrame, const vector<int> &vMatches12, cv::Mat &R21, cv::Mat &t21,vector<cv::Point3f> &vP3D, vector<bool> &vbTriangulated)
{// Fill structures with current keypoints and matches with reference frame// Reference Frame: 1, Current Frame: 2// Frame2 特征点mvKeys2 = CurrentFrame.mvKeysUn;// mvMatches12记录匹配上的特征点对mvMatches12.clear();mvMatches12.reserve(mvKeys2.size());// mvbMatched1记录每个特征点是否有匹配的特征点,// 这个变量后面没有用到,后面只关心匹配上的特征点mvbMatched1.resize(mvKeys1.size());// 步骤1:组织特征点对for(size_t i=0, iend=vMatches12.size();i<iend; i++){if(vMatches12[i]>=0){mvMatches12.push_back(make_pair(i,vMatches12[i]));mvbMatched1[i]=true;}elsemvbMatched1[i]=false;}// 匹配上的特征点的个数const int N = mvMatches12.size();// Indices for minimum set selection// 新建一个容器vAllIndices,生成0到N-1的数作为特征点的索引vector<size_t> vAllIndices;vAllIndices.reserve(N);vector<size_t> vAvailableIndices;for(int i=0; i<N; i++){vAllIndices.push_back(i);}// Generate sets of 8 points for each RANSAC iteration// **步骤2:在所有匹配特征点对中随机选择8对匹配特征点为一组,共选择mMaxIterations组 **// 用于FindHomography和FindFundamental求解// mMaxIterations:200mvSets = vector< vector<size_t> >(mMaxIterations,vector<size_t>(8,0));DUtils::Random::SeedRandOnce(0);for(int it=0; it<mMaxIterations; it++){vAvailableIndices = vAllIndices;// Select a minimum setfor(size_t j=0; j<8; j++){// 产生0到N-1的随机数int randi = DUtils::Random::RandomInt(0,vAvailableIndices.size()-1);// idx表示哪一个索引对应的特征点被选中int idx = vAvailableIndices[randi];mvSets[it][j] = idx;// randi对应的索引已经被选过了,从容器中删除// randi对应的索引用最后一个元素替换,并删掉最后一个元素vAvailableIndices[randi] = vAvailableIndices.back();vAvailableIndices.pop_back();}}// Launch threads to compute in parallel a fundamental matrix and a homography// 步骤3:调用多线程分别用于计算fundamental matrix和homographyvector<bool> vbMatchesInliersH, vbMatchesInliersF;float SH, SF; // score for H and Fcv::Mat H, F; // H and F// ref是引用的功能:http://en.cppreference.com/w/cpp/utility/functional/ref// 计算homograpy并打分thread threadH(&Initializer::FindHomography,this,ref(vbMatchesInliersH), ref(SH), ref(H));// 计算fundamental matrix并打分thread threadF(&Initializer::FindFundamental,this,ref(vbMatchesInliersF), ref(SF), ref(F));// Wait until both threads have finishedthreadH.join();threadF.join();// Compute ratio of scores// 步骤4:计算得分比例,选取某个模型float RH = SH/(SH+SF);// Try to reconstruct from homography or fundamental depending on the ratio (0.40-0.45)// 步骤5:从H矩阵或F矩阵中恢复R,tif(RH>0.40)return ReconstructH(vbMatchesInliersH,H,mK,R21,t21,vP3D,vbTriangulated,1.0,50);else //if(pF_HF>0.6)return ReconstructF(vbMatchesInliersF,F,mK,R21,t21,vP3D,vbTriangulated,1.0,50);return false;
}
orbslam首先是从配对特征中随机迭代mMaxIterations次,每一次都从配对点中选出8个点用来计算homography和fundamental矩阵,都是用SVD来计算的,如下:
FindFundamental:
void Initializer::FindFundamental(vector<bool> &vbMatchesInliers, float &score, cv::Mat &F21)
{// Number of putative matchesconst int N = vbMatchesInliers.size();// 分别得到归一化的坐标P1和P2vector<cv::Point2f> vPn1, vPn2;cv::Mat T1, T2;Normalize(mvKeys1,vPn1, T1);Normalize(mvKeys2,vPn2, T2);cv::Mat T2t = T2.t();// Best Results variablesscore = 0.0;vbMatchesInliers = vector<bool>(N,false);// Iteration variablesvector<cv::Point2f> vPn1i(8);vector<cv::Point2f> vPn2i(8);cv::Mat F21i;vector<bool> vbCurrentInliers(N,false);float currentScore;// Perform all RANSAC iterations and save the solution with highest scorefor(int it=0; it<mMaxIterations; it++){// Select a minimum setfor(int j=0; j<8; j++){int idx = mvSets[it][j];vPn1i[j] = vPn1[mvMatches12[idx].first];vPn2i[j] = vPn2[mvMatches12[idx].second];}cv::Mat Fn = ComputeF21(vPn1i,vPn2i);F21i = T2t*Fn*T1; //解除归一化// 利用重投影误差为当次RANSAC的结果评分currentScore = CheckFundamental(F21i, vbCurrentInliers, mSigma);if(currentScore>score){F21 = F21i.clone();vbMatchesInliers = vbCurrentInliers;score = currentScore;}}
}
通过ComputeF21计算本质矩阵,
cv::Mat Initializer::ComputeF21(const vector<cv::Point2f> &vP1,const vector<cv::Point2f> &vP2)
{const int N = vP1.size();cv::Mat A(N,9,CV_32F); // N*9for(int i=0; i<N; i++){const float u1 = vP1[i].x;const float v1 = vP1[i].y;const float u2 = vP2[i].x;const float v2 = vP2[i].y;A.at<float>(i,0) = u2*u1;A.at<float>(i,1) = u2*v1;A.at<float>(i,2) = u2;A.at<float>(i,3) = v2*u1;A.at<float>(i,4) = v2*v1;A.at<float>(i,5) = v2;A.at<float>(i,6) = u1;A.at<float>(i,7) = v1;A.at<float>(i,8) = 1;}cv::Mat u,w,vt;cv::SVDecomp(A,w,u,vt,cv::SVD::MODIFY_A | cv::SVD::FULL_UV);cv::Mat Fpre = vt.row(8).reshape(0, 3); // v的最后一列cv::SVDecomp(Fpre,w,u,vt,cv::SVD::MODIFY_A | cv::SVD::FULL_UV);w.at<float>(2)=0; // 秩2约束,将第3个奇异值设为0 //强迫约束return u*cv::Mat::diag(w)*vt;
}
看到用的是线性SVD解。
通过重投影来评估本质矩阵的好坏。
float Initializer::CheckFundamental(const cv::Mat &F21, vector<bool> &vbMatchesInliers, float sigma)
{const int N = mvMatches12.size();const float f11 = F21.at<float>(0,0);const float f12 = F21.at<float>(0,1);const float f13 = F21.at<float>(0,2);const float f21 = F21.at<float>(1,0);const float f22 = F21.at<float>(1,1);const float f23 = F21.at<float>(1,2);const float f31 = F21.at<float>(2,0);const float f32 = F21.at<float>(2,1);const float f33 = F21.at<float>(2,2);vbMatchesInliers.resize(N);float score = 0;// 基于卡方检验计算出的阈值(假设测量有一个像素的偏差)const float th = 3.841; //置信度95%,自由度1const float thScore = 5.991;//置信度95%,自由度2const float invSigmaSquare = 1.0/(sigma*sigma);for(int i=0; i<N; i++){bool bIn = true;const cv::KeyPoint &kp1 = mvKeys1[mvMatches12[i].first];const cv::KeyPoint &kp2 = mvKeys2[mvMatches12[i].second];const float u1 = kp1.pt.x;const float v1 = kp1.pt.y;const float u2 = kp2.pt.x;const float v2 = kp2.pt.y;// Reprojection error in second image// l2=F21x1=(a2,b2,c2)// F21x1可以算出x1在图像中x2对应的线lconst float a2 = f11*u1+f12*v1+f13;const float b2 = f21*u1+f22*v1+f23;const float c2 = f31*u1+f32*v1+f33;// x2应该在l这条线上:x2点乘l = 0 const float num2 = a2*u2+b2*v2+c2;const float squareDist1 = num2*num2/(a2*a2+b2*b2); // 点到线的几何距离 的平方const float chiSquare1 = squareDist1*invSigmaSquare;if(chiSquare1>th)bIn = false;elsescore += thScore - chiSquare1;// Reprojection error in second image// l1 =x2tF21=(a1,b1,c1)const float a1 = f11*u2+f21*v2+f31;const float b1 = f12*u2+f22*v2+f32;const float c1 = f13*u2+f23*v2+f33;const float num1 = a1*u1+b1*v1+c1;const float squareDist2 = num1*num1/(a1*a1+b1*b1);const float chiSquare2 = squareDist2*invSigmaSquare;if(chiSquare2>th)bIn = false;elsescore += thScore - chiSquare2;if(bIn)vbMatchesInliers[i]=true;elsevbMatchesInliers[i]=false;}return score;
}
最后回到Initializer::Initialize,将单映矩阵和本质矩阵的得分进行比对,选出最合适的,就求出RT了。
ORBSLAM2同时考虑了单应和本质,SLAM14讲中也说到,工程实践中一般都讲两者都计算出来选择较好的,不过效率上会影响比较多感觉。
opencv实现就比较简单了,思路和上面的类似,只是现在只考虑本质矩阵。在之前获取到特征点之后,
/*add ransac method for accurate match*/vector<Point2f> vLeftP2f;vector<Point2f> vRightP2f;for(auto& each:mMatches){vLeftP2f.push_back(mLeftKps[each.queryIdx].pt);vRightP2f.push_back(mRightKps[each.trainIdx].pt);}vector<unsigned char> vTemp(vLeftP2f.size());/*计算本质矩阵,用RANSAC*/Mat transM = findEssentialMat(vLeftP2f, vRightP2f, cameraMatrix,RANSAC, 0.999, 1.0, vTemp);vector<DMatch> optimizeM;for(int i = 0; i < vTemp.size(); i++){if(vTemp[i]){optimizeM.push_back(mMatches[i]);}}mMatches.swap(optimizeM);cout << transM<<endl;Mat optimizeP;drawMatches(mLeftImg, mLeftKps, mRightImg, mRightKps, mMatches, optimizeP);imshow("output5", optimizeP);
看下结果:
确实效果好多了,匹配准确度比之前的要好,之后我们就可以通过这个本质矩阵来计算RT了。
Mat R, t, mask;
recoverPose(transM, vLeftP2f, vRightP2f, cameraMatrix, R, t, mask);
一个接口搞定。最后我们可以通过验证对极约束,来看看求出的位姿是否准确。
定义检查函数:
Mat cameraMatrix = (Mat_<double>(3,3) << CAM_FX, 0.0, CAM_CX, 0.0, CAM_FY, CAM_CY, 0.0, 0.0, 1.0);bool epipolarConstraintCheck(Mat CameraK, vector<Point2f>& p1s, vector<Point2f>& p2s, Mat R, Mat t){for(int i = 0; i < p1s.size(); i++){Mat y1 = (Mat_<double>(3,1)<<p1s[i].x, p1s[i].y, 1);Mat y2 = (Mat_<double>(3,1)<<p2s[i].x, p2s[i].y, 1);//T 的凡对称矩阵Mat t_x = (Mat_<double>(3,3)<< 0, -t.at<double>(2,0), t.at<double>(1,0),t.at<double>(2,0), 0, -t.at<double>(0,0),-t.at<double>(1,0),t.at<double>(0,0),0);Mat d = y2.t() * cameraMatrix.inv().t() * t_x * R * cameraMatrix.inv()* y1;cout<<"epipolar constraint = "<<d<<endl;}}
最后可以看到结果都是趋近于0的,证明位姿还是比较准确的。
相关文章:
OpenCV实现求解单目相机位姿
单目相机通过对极约束来求解相机运动的位姿。参考了ORBSLAM中单目实现的代码,这里用opencv来实现最简单的位姿估计. mLeftImg cv::imread(lImg, cv::IMREAD_GRAYSCALE); mRightImg cv::imread(rImg, cv::IMREAD_GRAYSCALE); cv::Ptr<ORB> OrbLeftExtractor …...
深入解析PostgreSQL:命令和语法详解及使用指南
文章目录 摘要引言基本操作安装与配置连接和退出 数据库操作创建数据库删除数据库切换数据库 表操作创建表删除表插入数据查询数据更新数据删除数据 索引和约束创建索引创建约束 用户管理创建用户授权用户修改用户密码 备份和恢复备份数据库恢复数据库 高级特性结语参考文献 摘…...
Elasticsearch数据搜索原理
Elasticsearch 是一个开源的、基于 Lucene 的分布式搜索和分析引擎,设计用于云计算环境中,能够实现实时的、可扩展的搜索、分析和探索全文和结构化数据。它具有高度的可扩展性,可以在短时间内搜索和分析大量数据。 Elasticsearch 不仅仅是一个…...
vue模版语法-{{}}/v-text/v-html/v-once
一、{{}}双括号:用于文本渲染 1、 {{变量名}}:data中返回对象的变量名 2、{{js表达式}}:可以直接进行js表达式处理 3、注意:双大括号中不要写等式书写 二、v-text 指令,用于文本渲染 1、为了解决双大括号渲染数据出现闪烁问题 三、v-cloak …...
前端埋点上传
没事看看: 从用户行为到数据:数据采集全景解析 | 人人都是产品经理 搭建前端监控,采集用户行为的 N 种姿势-前端监控设备 创业公司做数据分析(三)用户行为数据采集系统-CSDN博客...
第11章 Redis(一)
11.1 谈谈你对Redis的理解 难度:★★★ 重点:★★ 白话解析 对Redis的理解无非从三个方面去说一说:背景,是什么,特性。 背景:数据直接存磁盘太慢了,虽然MySQL用到了BufferPool等缓存,但是为了保证数据不丢失,MySQL采用的RedoLog依然要直接写磁盘。所以,数据的存储就…...
freertos信号量之二值信号量
freertos信号量之二值信号量 简介例程 简介 FreeRTOS的二值信号量(Binary Semaphore)是用于实现进程间同步和临界资源保护的重要工具。以下是一些二值信号量的常用函数及其说明: 1)xSemaphoreCreateBinary() 创建一个二值信号量…...
notepad++ 如何去除换行
选中下方的“扩展” “查找目标”输入:\r\n,替换为:空白 最后全部替换。...
PPT NO.2 插入透明校徽
插入透明校徽: ①先下载一个校徽: ②用矢量网站转换一下,这个免费的,很多其他的要钱钱: 位图转矢量图,JPG转矢量,PNG转矢量,GIF转矢量,BMP转矢量 - 在线工具 - 字客网 (fontke.com) 转换完了如下: 打…...
Linux系统部署PostgreSQL 单机数据库
安装方式 1 安装包方式 (Packages and Installers) 支持的操作系统包括 liunxMacosWindowsBSDSolaris 2 源码安装 (Source code) 下载源码包 通过下载地址PostgreSQL: File Browser 可以看到有各个版本的源码目录 选择13.1…...
好用的办公摸鱼神器
http://t.chaojizhu.cn/fawork/Down?uid180819...
手写Java序列化工具
一、思考 假设给一个java bean,让你按照 json 的格式打印出来,你会怎么做? 比如这个java bean 长这样,并且创建了一个叫宝儿姐的朋友 package com.test;public class User {private String name;private Integer age;private Bi…...
mysql面试题26:MySQL中什么是MVCC,它的底层原理是什么
该文章专注于面试,面试只要回答关键点即可,不需要对框架有非常深入的回答,如果你想应付面试,是足够了,抓住关键点 面试官:什么是MVCC,它的底层原理是什么? MVCC(Multi-Version Concurrency Control)是一种并发控制机制,用于在数据库中实现并发事务的隔离性和一致性…...
SQL进阶 - SQL的编程规范
性能优化是一个很有趣的探索方向,将耗时耗资源的查询优化下来也是一件很有成就感的事情,但既然编程是一种沟通手段,那每一个数据开发者就都有义务保证写出的代码逻辑清晰,具有很好的可读性。 目录 引子 小试牛刀 答案 引言 …...
[NISACTF 2022]babyserialize - 反序列化+waf绕过【*】
[NISACTF 2022]babyserialize 一、解题过程二、思考总结(一)、关于题目的小细节(二)、关于弱类型比较技巧 一、解题过程 题目代码: <?php include "waf.php"; class NISA{public $fun"show_me_fl…...
docker部署Vaultwarden密码共享管理系统
Vaultwarden是一个开源的密码管理器,它是Bitwarden密码管理器的自托管版本。它提供了类似于Bitwarden的功能,允许用户安全地存储和管理密码、敏感数据和身份信息。 Vaultwarden的主要特点包括: 1. 安全的数据存储:Vaultwarden使…...
低代码开发技术选型
低代码的技术路径 低代码开发低代码开发优势低代码的技术路径1.表格驱动2.表单驱动3.数据模型4.领域模型 低代码的核心能力企业级低代码开发平台的11项关键能力低代码平台的流程引擎选型低代码平台的流程设计器选型低代码平台的表单设计器选型低代码平台的Vue.js 框架选型 低代…...
在vue2中,v-model和.sync的区别
最近在封装一个弹窗组件时,用了比较复杂的逻辑去做显示和隐藏的逻辑,在查看同事的代码之后,才知道还有更简单的方法,自己已经忘了一些API. popup组件里统一的template: <div v-ifisShowPopup> // 弹窗内容 <…...
nginx 配置
一、nginx安装 下载地址:http://nginx.org/en/download.html,和Keepalived搭配使用,防止nginx挂掉 二、nginx配置 ########### 每个指令必须有分号结束。################# #user administrator administrators; #配置用户或者组…...
【计算机视觉|人脸建模】学习从图像中回归3D面部形状和表情而无需3D监督
本系列博文为深度学习/计算机视觉论文笔记,转载请注明出处 标题:Learning to Regress 3D Face Shape and Expression from an Image without 3D Supervision 链接:[1905.06817] Learning to Regress 3D Face Shape and Expression from an I…...
Linux系统之部署h5ai目录列表程序
Linux系统之部署h5ai目录列表程序 一、h5ai介绍1.1 h5ai简介1.2 h5ai特点 二、本地环境介绍2.1 本地环境规划2.2 本次实践介绍 三、检查本地环境3.1 检查本地操作系统版本3.2 检查系统内核版本 四、安装httpd软件4.1 检查yum仓库4.2 安装httpd软件4.3 启动httpd服务4.4 查看htt…...
Java-Exception
目录 异常概念ErrorException 体系图常见运行时异常NullPointerExceptionArithmeticExceptionArrayIndexOutOfBoundExceptionClassCastExceptionNumberFormatException 常见的编译异常异常处理机制自定义异常throw和throws对比 异常是Java编程中的常见问题,了解如何…...
C++并发与多线程(2) | 线程运行开始和结束的基本方式
当程序运行起来,生成一个进程,该进程所属的主线程开始自动运行。当主线程从main()函数返回,则整个进程执行完毕。 主线程从main()开始执行,那么我们自己创建的线程,也需要从一个函数开始运行(初始函数),一旦这个函数运行完毕,就代表着我们这个线程运行结束。 整个进…...
vue3前端开发-flex布局篇
文章目录 1.传统布局与flex布局优缺点传统布局flex布局建议 2. flex布局原理2.1 布局原理 3. flex常见属性3.1 父项常见属性3.2 子项常见属性 4.案例实战(携程网首页) 1.传统布局与flex布局优缺点 传统布局 兼容性好布局繁琐局限性,不能再移动端很好的布局 flex布…...
网络是什么?(网络零基础入门篇)
1.如何理解局域网和广域网? 2.路由器和交换机是怎么样工作的? 3.三层交换机能不能代替路由器? -- 局域网 广域网 -- 企业网架构,运营商架构,数据中心架构 -- 局域网 通过 交换机连接的 转发 相同的ip地址…...
【JavaEE】线程安全的集合类
文章目录 前言多线程环境使用 ArrayList多线程环境使用队列多线程环境使用哈希表1. HashTable2. ConcurrentHashMap 前言 前面我们学习了很多的Java集合类,像什么ArrayList、Queue、HashTable、HashMap等等一些常用的集合类,之前使用这些都是在单线程中…...
【C++算法】is_partitioned、partition_copy和partition_point
提示:文章写完后,目录可以自动生成,如何生成可参考右边的帮助文档 文章目录 前言一、is_partitioned函数:1.1 is_partitioned是什么?1.2 函数原型1.3 示例代码1.4 更多示例代码 二、partition_copy函数2.1 概念2.2 函数…...
MyBatis(JavaEE进阶系列4)
目录 前言: 1.MyBatis是什么 2.为什么要学习MyBatis框架 3.MyBatis框架的搭建 3.1添加MyBatis框架 3.2设置MyBatis配置 4.根据MyBatis写法完成数据库的操作 5.MyBatis里面的增删改查操作 5.1插入语句 5.2修改语句 5.3delete语句 5.4查询语句 5.5like查…...
『力扣每日一题15』:买卖股票的最佳时机
一、题目 给定一个数组 prices ,它的第 i 个元素 prices[i] 表示一支给定股票第 i 天的价格。 你只能选择 某一天 买入这只股票,并选择在 未来的某一个不同的日子 卖出该股票。设计一个算法来计算你所能获取的最大利润。 返回你可以从这笔交易中获取的…...
Java中栈实现怎么选?Stack、Deque、ArrayDeque、LinkedList(含常用Api积累)
目录 Java中的Stack类 不用Stack有以下两点原因 1、从性能上来说应该使用Deque代替Stack。 2、Stack从Vector继承是个历史遗留问题,JDK官方已建议优先使用Deque的实现类来代替Stack。 该用ArrayDeque还是LinkedList? ArrayDeque与LinkList区别࿱…...
怎么看一个网站是否做竞价/昆山优化外包
昨天看了微软2016Build大会,Xamarin免费了。恩,5亿美刀的家伙,哈哈,我也要体验一下..... 1. 首先在Xamarin官网下载安向导:https://www.xamarin.com/download 2. 点击运行后,按照自己的需要,选择…...
wordpress菜单栏插件/千度搜索引擎
前言 为了能够真实模拟实验室的Autolabor_pro1小车,我就自己用solidworks2018基本仿画出Autolabor模型,当然我知道官网有urdf文件但是好像官方的只有一个车子的base部分没有其他任何对外的传感器,因此我就索性自己利用solidworks构建自己的机…...
国务院网站集约化建设/24小时最新国际新闻
我们每天行走在城市的摄像头下,我们的口袋里装满各种能表明我们身份的卡,我们的个人信息每天暴露在网络等信息平台上……无论我们去哪,不管我们做什么,都似乎有那么一双“眼睛”在看着。无处不在的“第三只眼”,凝结成…...
网站建设个人工作室/国产系统2345
d.如果图上的include、lib、path几个变量没有,请点击新建;如有,点击编辑;按下面变量值进行修改:变量:path值:c:\MSDEV\bin; %path%变量:lib值:c:\MSDEV\lib;%lib%变量&am…...
asp做登入网站/seo网站推广目的
前言在我们日常的程序开发中,或多或少会遇到一些加密/解密的场景,比如在一些接口调用的过程中,我们(Client)不仅仅需要传递给接口服务(Server)必要的业务参数,还得提供Signature&…...
去菲律宾做网站/重庆seo快速优化
文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持.1文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.NICE3000调试说明书V 1.00目录1.调试工具使用说明………………………………………………………41.1调试工具……………………………………………………………………………41…...