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「 SLAM lesson-3.7 」相似变换、放射变换、射影变换

热度:1   发布时间:2023-12-15 10:38:40.0

结合 高翔老师的著作《视觉SLAM十四讲:从理论到实践》,加上小白的工程经验共同完成。建议作为笔记功能反复使用。


一、前言

        欧式变换保持了向量的长度和夹角,相当于我们把一个刚体原封不动地进行移动或旋转,不改变它自身的样子。

二、相似变换

        相似变换比欧氏变换多了一个自由度,它允许物体进行均匀的放缩,其矩阵表示形式为:

                                        

        注意到旋转部分多了一个缩放因子 s ,表示我们在对向量旋转之后,可以在 x , y , z 三个坐标上进行均匀的缩放。你可以想像一个边长为1的立方体通过相似变换后,变成边长为10的样子(但仍是正方体)。

二、仿射变换

        仿射变换的矩阵形式如下:

                                        

        与欧式变换不同的是,仿射变换只要求 A 是一个可逆矩阵,而不必是正交矩阵。仿射变换也叫正交投影。经过仿射变换之后,立方体就不再是方的了,但是各个面仍是平行四边形。

三、射影变换

        投影变换是最一般的变换,它的矩阵形式为:

                                        

        它左上角为可逆矩阵 A,右上为平移 t, 左下缩放  。由于采用齐坐标,当  时吗我们可以对整个矩阵除于 v得到一个右下角为 1 的矩阵;否则,则得到右下角为 0 的矩阵。因此,2D 的射影变换一共有8个自由度,3D则共有15个自由度。

齐次坐标:就是将一个原本是n维的向量用一个n+1维向量来表示,是指一个用于投影几何里的坐标系统,如同用于欧氏几何里的笛卡儿坐标一般。

        从真实世界到相机照片的比那还可以看成一个映射变换。可以想象成一个原本方形的地板砖,在照片当中是什么样子:首先,它不再是方形的。由于近大远小的关系,他甚至不是平行四边形,而是一个不规则的四边形。

四、综上

        从真实世界到相机照片的变换是一个映射变换。如果相机的焦距为无穷远,那么这个变换则为仿射变换。


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