单应变换与双目几何

概念解释

单应矩阵 H 满足 x′∼Hx,可描述同一平面在两幅图中的投影关系,也可描述理想相机绕光心纯旋转时的对应。一般三维场景的两视图关系由对极约束 x′ᵀFx=0 限制,不能把所有点都用同一个平面变换精确对齐。

核心方法与条件

平面透视校正可用至少四对处于一般位置的对应点估计 H;避免三点共线,并通过更多点检验。校正后的双目图像可用 Z=fB/d 估计深度,条件是焦距 f、基线 B、视差 d 的单位和坐标约定一致。

例题或应用

双目系统 f=800 像素、B=0.12 m,某点视差 d=24 像素,则 Z=4 m;视差降至 12 像素时深度为 8 m。远处视差更小,同样的 1 像素误差会造成更大的深度误差。

常见易错点

书页翘曲、物体离开参考平面或相机发生平移时,单应变换可能产生明显重影。重复纹理、遮挡和无纹理区域会使双目匹配不确定,得到数值不代表深度可信。

自检

请尝试不用原文解释“单应变换与双目几何”解决什么问题,再设计一个属于“图像与几何基础”的实例,并说明适用条件和判断依据。

延伸阅读

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