Регулировка связки

В фотограмметрии и компьютерном стереозрении изображающих пакетная настройка — это одновременное уточнение трехмерных координат, описывающих геометрию сцены, параметры относительного движения и оптические характеристики камеры (камер), используемых для получения изображений, по набору изображений, ряд 3D-точек с разных точек зрения .Его название относится к геометрическим пучкам световых лучей, исходящих от каждого трехмерного объекта и сходящихся в оптическом центре каждой камеры , которые оптимально настраиваются в соответствии с критерием оптимальности, включающим соответствующие проекции изображений всех точек.

Использует [ править ]

Регулировка связки есть почти всегда. ^{[ нужна ссылка ]} используется в качестве последнего шага алгоритмов трехмерной реконструкции на основе функций . Это сводится к задаче оптимизации трехмерной структуры и параметров просмотра (т. е. положения камеры и, возможно, внутренней калибровки и радиального искажения), чтобы получить реконструкцию, которая является оптимальной при определенных предположениях относительно шума, относящегося к наблюдаемому объекту. ^[1] особенности изображения: если ошибка изображения имеет гауссово значение с нулевым средним , то корректировка пакета — это оценщик максимального правдоподобия . ^[2]^: 2 Настройка пучка была первоначально задумана в области фотограмметрии все чаще используется исследователями компьютерного зрения . в 1950-х годах и в последние годы ^[2]^: 2

Общий подход [ править ]

Настройка связки сводится к минимизации ошибки перепроецирования между местоположениями изображений наблюдаемые и прогнозируемые точки изображения, которые выражаются как сумма квадратов большого количества нелинейных вещественнозначных функций. Таким образом, минимизация достигается с помощью нелинейных алгоритмов наименьших квадратов . Из них метод Левенберга-Марквардта оказался одним из наиболее успешных благодаря простоте реализации и использованию эффективной стратегии демпфирования, которая дает ему возможность быстро сходиться на основе широкого диапазона первоначальных предположений. Путем итеративной линеаризации функции, которую необходимо минимизировать в окрестности текущей оценки, алгоритм Левенберга – Марквардта включает решение линейных систем, называемых нормальными уравнениями . При решении задач минимизации, возникающих в рамкахПри настройке пакета нормальные уравнения имеют разреженную блочную структуру из-за отсутствия взаимодействия между параметрами для разных 3D-точек и камер. Это можно использовать для получения огромных вычислительных преимуществ за счет использования разреженного варианта алгоритма Левенберга-Марквардта, который явно использует преимущества шаблона нулей обычных уравнений, избегая хранения и работы с нулевыми элементами. ^[2]^: 3

Математическое определение [ править ]

Пакетная настройка заключается в совместном уточнении набора исходных оценок параметров камеры и конструкции для нахождения набора параметров, наиболее точно предсказывающих расположение наблюдаемых точек в наборе доступных изображений. Более формально, ^[3] предположим, что $n$ 3D-точки видны в $m$ просмотры и пусть $\mathbf {x} _{ij}$ быть проекцией $i$ эта точка на изображении $j$ . Позволять $\displaystyle v_{ij}$ обозначаем двоичные переменные, равные 1, если точка $i$ видно на изображении $j$ и 0 в противном случае. Предположим также, что каждая камера $j$ параметризуется вектором $\mathbf {a} _{j}$ и каждая 3D-точка $i$ по вектору $\mathbf {b} _{i}$ . Пакетная настройка минимизирует общую ошибку перепроецирования по всем параметрам 3D-точки и камеры, в частности

\min _{\mathbf {a} _{j},\,\mathbf {b} _{i}}\displaystyle \sum _{i=1}^{n}\;\displaystyle \sum _{j=1}^{m}\;v_{ij}\,d(\mathbf {Q} (\mathbf {a} _{j},\,\mathbf {b} _{i}),\;\mathbf {x} _{ij})^{2},

где $\mathbf {Q} (\mathbf {a} _{j},\,\mathbf {b} _{i})$ это предсказанная проекция точки $i$ на изображении $j$ и $d(\mathbf {x} ,\,\mathbf {y} )$ обозначает евклидово расстояние между точками изображения, представленными векторами $\mathbf {x}$ и $\mathbf {y}$ . Поскольку минимум вычисляется по многим точкам и множеству изображений, групповая корректировка по определению терпима к отсутствующим проекциям изображения, и если метрика расстояния выбрана разумно (например, евклидово расстояние), групповая корректировка также минимизирует физически значимый критерий.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Б. Триггс; П. Маклауклан; Р. Хартли; А. Фицгиббон (1999). «Корректировка пакета — современный синтез» (PDF) . ICCV '99: Материалы международного семинара по алгоритмам машинного зрения . Спрингер-Верлаг. стр. 298–372. дои : 10.1007/3-540-44480-7_21 . ISBN 3-540-67973-1 .
^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с МИА Луракис и А.А. Аргирос (2009). «SBA: пакет программного обеспечения для настройки общего разреженного пакета» (PDF) . Транзакции ACM в математическом программном обеспечении . 36 (1): 1–30. дои : 10.1145/1486525.1486527 . S2CID 474253 .
^ Р. И. Хартли и А. Зиссерман (2004). Множественная геометрия в компьютерном зрении (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-54051-3 .

Дальнейшее чтение [ править ]

А. Зиссерман. Регулировка комплекта . Резюме онлайн.

Внешние ссылки [ править ]

Программное обеспечение [ править ]

[1] : Apero/MicMac, бесплатное фотограмметрическое программное обеспечение с открытым исходным кодом. Лицензия Сесил-Б.
sba : универсальный пакет настройки разреженного пакета C/C++, основанный на алгоритме Левенберга-Марквардта ( C , MATLAB ). Лицензия GPL.
cvsba. Архивировано 24 октября 2013 г. на Wayback Machine : оболочка OpenCV для sba библиотеки ( C++ ). Лицензия GPL.
ssba : пакет настройки простого разреженного пакета, основанный на алгоритме Левенберга – Марквардта (C++). LGPL.
OpenCV : библиотека компьютерного зрения в модуле сшивания изображений . Лицензия БСД.
mcba : настройка многоядерного пакета (ЦП/ГП). Лицензия GPL3.
libdogleg : универсальный решатель разреженных нелинейных наименьших квадратов, основанный на методе изгиба Пауэлла. LGPL.
ceres-solver : нелинейный минимизатор метода наименьших квадратов. Лицензия БСД.
g2o : Общая оптимизация графов (C++) — платформа с решателями для нелинейных функций ошибок на основе разреженных графов. LGPL.
DGAP : Программа DGAP реализует фотограмметрический метод настройки связки, изобретенный Хельмутом Шмидом и Дуэйном Брауном. Лицензия GPL.
Bundler : система структуры из движения (SfM) для неупорядоченных коллекций изображений (например, изображений из Интернета), созданная Ноем Снейвли. Лицензия GPL.
COLMAP : конвейер общего назначения для структурирования из движения (SfM) и многовидового стерео (MVS) с графическим интерфейсом и интерфейсом командной строки. Лицензия БСД.
Theia : библиотека компьютерного зрения, предназначенная для предоставления эффективных и надежных алгоритмов для структуры из движения (SfM). Новая лицензия BSD.
Ames Stereo Pipeline имеет инструмент для настройки пакета (лицензия Apache II).

[triggs1999-1] Б. Триггс; П. Маклауклан; Р. Хартли; А. Фицгиббон (1999). «Корректировка пакета — современный синтез» (PDF) . ICCV '99: Материалы международного семинара по алгоритмам машинного зрения . Спрингер-Верлаг. стр. 298–372. дои : 10.1007/3-540-44480-7_21 . ISBN 3-540-67973-1 .

[sba2009-2] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с МИА Луракис и А.А. Аргирос (2009). «SBA: пакет программного обеспечения для настройки общего разреженного пакета» (PDF) . Транзакции ACM в математическом программном обеспечении . 36 (1): 1–30. дои : 10.1145/1486525.1486527 . S2CID 474253 .

[3] Р. И. Хартли и А. Зиссерман (2004). Множественная геометрия в компьютерном зрении (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-54051-3 .

[1]

[2]

[3]