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線性三角形法確定空間點三維座標

Linear triangulation methods 又稱為線性三角形法,其作用是通過一組空間點在兩個檢視中的平面座標,求解這組空間點的世界座標。

已知條件為:空間點的世界座標X,X在兩個檢視中的平面座標,以及兩個檢視的投影矩陣

求解過程: 

1. 根據相機模型可以得出:

                    ,      

2. 對上面公式同時進行叉乘計算:

                

   ,    

3. 根據向量本身的叉乘為零向量,得:

                               ,         

4. 將向量叉乘表示為矩陣形式為:

                

5. 將按行展開,

代表矩陣第一行:

                

6. 展開上面的公式:

                

                

                

7. 可以發現上面的式3和式1式2是線性相關的,只取式1式2可以表示成

                

8. 此時相當於求解最小二乘問題,後面將講解一下如何使用奇異值分解求解AX=0的最小二乘問題。

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對於AX=b的最小二乘求解:

                

但是當b=0時,像上面的求解空間點的世界座標,X總是零向量,此時可以使用SVD分解進行求解,下面論證下,SVD求解最小二乘的可行性:證明的最小二乘解是A經過SVD分解後的V的第一列向量。

1. A經過SVD分解後,可以得:

                                             (式1)

其中:

                                  (式2)

而且:


2. 令:

                                                     (式3)

則:


3. 若設:


則:

                                                            (式4)

將式1代入式4得:

                                 

                                                                                                          (式5)


因為是正交矩陣,所以V的列向量是的一組標準正交基,故可以由表示:

                                                                                                             (式6)

其中不全為零

將式6代入式5得:





因為所以當有最小值

此時X等於V的第一列向量