findAndDecomposeHomography

参考资料:
ORBSLAM2 Initialzer注释
单应矩阵的分解

把看过的看懂的代码弄成素材用起来才行啊,这是积累经验啊。
PS:学和做怎么结合在一块呢?
1.明确输入输出和各个模块。(学)
2.分离模块,解读模块。(学,思考为什么这么做,懂算法背后的数学原理是最基本的,否则根本就用不了,这样才能积累算法经验)
3.知道有哪些模块可以替换,看相关源码,替换模块。(做)

随机选择4对点对,进行计算单应矩阵,循环指定的次数,选择得分最高的单应矩阵,最后进行单应矩阵的分解。
共分成:计算单应矩阵;选择得分最高的单应矩阵;单应矩阵的分解。

    // 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:200
    mvSets = 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 set
        for(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();
        }
    }
/**
 * @brief 计算单应矩阵
 *
 * 假设场景为平面情况下通过前两帧求取Homography矩阵(current frame 2 到 reference frame 1),并得到该模型的评分
 */
void Initializer::FindHomography(vector<bool> &vbMatchesInliers, float &score, cv::Mat &H21)
{
    // Number of putative matches
    const int N = mvMatches12.size();

    // Normalize coordinates
    // 将mvKeys1和mvKey2归一化到均值为0,一阶绝对矩为1,归一化矩阵分别为T1、T2
    vector<cv::Point2f> vPn1, vPn2;
    cv::Mat T1, T2;
    Normalize(mvKeys1,vPn1, T1);
    Normalize(mvKeys2,vPn2, T2);
    cv::Mat T2inv = T2.inv();

    // Best Results variables
    // 最终最佳的MatchesInliers与得分
    score = 0.0;
    vbMatchesInliers = vector<bool>(N,false);

    // Iteration variables
    vector<cv::Point2f> vPn1i(8);
    vector<cv::Point2f> vPn2i(8);
    cv::Mat H21i, H12i;
    // 每次RANSAC的MatchesInliers与得分
    vector<bool> vbCurrentInliers(N,false);
    float currentScore;

    // Perform all RANSAC iterations and save the solution with highest score
    for(int it=0; it<mMaxIterations; it++)
    {
        // Select a minimum set
        for(size_t j=0; j<8; j++)
        {
            int idx = mvSets[it][j];

            // vPn1i和vPn2i为匹配的特征点对的坐标
            vPn1i[j] = vPn1[mvMatches12[idx].first];
            vPn2i[j] = vPn2[mvMatches12[idx].second];
        }

        cv::Mat Hn = ComputeH21(vPn1i,vPn2i);
        // 恢复原始的均值和尺度
        H21i = T2inv*Hn*T1;
        H12i = H21i.inv();

        // 利用重投影误差为当次RANSAC的结果评分
        currentScore = CheckHomography(H21i, H12i, vbCurrentInliers, mSigma);

        // 得到最优的vbMatchesInliers与score
        if(currentScore>score)
        {
            H21 = H21i.clone();
            vbMatchesInliers = vbCurrentInliers;
            score = currentScore;
        }
    }
}
/**
 * @brief 从特征点匹配求homography(normalized DLT)
 * 
 * @param  vP1 归一化后的点, in reference frame
 * @param  vP2 归一化后的点, in current frame
 * @return     单应矩阵
 * @see        Multiple View Geometry in Computer Vision - Algorithm 4.2 p109
 */
cv::Mat Initializer::ComputeH21(const vector<cv::Point2f> &vP1, const vector<cv::Point2f> &vP2)
{
    const int N = vP1.size();

    cv::Mat A(2*N,9,CV_32F); // 2N*9

    for(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>(2*i,0) = 0.0;
        A.at<float>(2*i,1) = 0.0;
        A.at<float>(2*i,2) = 0.0;
        A.at<float>(2*i,3) = -u1;
        A.at<float>(2*i,4) = -v1;
        A.at<float>(2*i,5) = -1;
        A.at<float>(2*i,6) = v2*u1;
        A.at<float>(2*i,7) = v2*v1;
        A.at<float>(2*i,8) = v2;

        A.at<float>(2*i+1,0) = u1;
        A.at<float>(2*i+1,1) = v1;
        A.at<float>(2*i+1,2) = 1;
        A.at<float>(2*i+1,3) = 0.0;
        A.at<float>(2*i+1,4) = 0.0;
        A.at<float>(2*i+1,5) = 0.0;
        A.at<float>(2*i+1,6) = -u2*u1;
        A.at<float>(2*i+1,7) = -u2*v1;
        A.at<float>(2*i+1,8) = -u2;

    }

    cv::Mat u,w,vt;

    cv::SVDecomp(A,w,u,vt,cv::SVD::MODIFY_A | cv::SVD::FULL_UV);

    return vt.row(8).reshape(0, 3); // v的最后一列
}

// x'Fx = 0 整理可得:Af = 0
// A = | x'x x'y x' y'x y'y y' x y 1 |, f = | f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 |
// 通过SVD求解Af = 0,A'A最小特征值对应的特征向量即为解

/**
 * @brief 对给定的homography matrix打分
 * 
 * @see
 * - Author's paper - IV. AUTOMATIC MAP INITIALIZATION (2)
 * - Multiple View Geometry in Computer Vision - symmetric transfer errors: 4.2.2 Geometric distance
 * - Multiple View Geometry in Computer Vision - model selection 4.7.1 RANSAC
 */
float Initializer::CheckHomography(const cv::Mat &H21, const cv::Mat &H12, vector<bool> &vbMatchesInliers, float sigma)
{   
    const int N = mvMatches12.size();

    // |h11 h12 h13|
    // |h21 h22 h23|
    // |h31 h32 h33|
    const float h11 = H21.at<float>(0,0);
    const float h12 = H21.at<float>(0,1);
    const float h13 = H21.at<float>(0,2);
    const float h21 = H21.at<float>(1,0);
    const float h22 = H21.at<float>(1,1);
    const float h23 = H21.at<float>(1,2);
    const float h31 = H21.at<float>(2,0);
    const float h32 = H21.at<float>(2,1);
    const float h33 = H21.at<float>(2,2);

    // |h11inv h12inv h13inv|
    // |h21inv h22inv h23inv|
    // |h31inv h32inv h33inv|
    const float h11inv = H12.at<float>(0,0);
    const float h12inv = H12.at<float>(0,1);
    const float h13inv = H12.at<float>(0,2);
    const float h21inv = H12.at<float>(1,0);
    const float h22inv = H12.at<float>(1,1);
    const float h23inv = H12.at<float>(1,2);
    const float h31inv = H12.at<float>(2,0);
    const float h32inv = H12.at<float>(2,1);
    const float h33inv = H12.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 = 5.991;

    //信息矩阵,方差平方的倒数
    const float invSigmaSquare = 1.0/(sigma*sigma);

    // N对特征匹配点
    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 first image
        // x2in1 = H12*x2
        // 将图像2中的特征点单应到图像1中
        // |u1|   |h11inv h12inv h13inv||u2|
        // |v1| = |h21inv h22inv h23inv||v2|
        // |1 |   |h31inv h32inv h33inv||1 |
        const float w2in1inv = 1.0/(h31inv*u2+h32inv*v2+h33inv);
        const float u2in1 = (h11inv*u2+h12inv*v2+h13inv)*w2in1inv;
        const float v2in1 = (h21inv*u2+h22inv*v2+h23inv)*w2in1inv;

        // 计算重投影误差
        const float squareDist1 = (u1-u2in1)*(u1-u2in1)+(v1-v2in1)*(v1-v2in1);

        // 根据方差归一化误差
        const float chiSquare1 = squareDist1*invSigmaSquare;

        if(chiSquare1>th)
            bIn = false;
        else
            score += th - chiSquare1;

        // Reprojection error in second image
        // x1in2 = H21*x1
        // 将图像1中的特征点单应到图像2中
        const float w1in2inv = 1.0/(h31*u1+h32*v1+h33);
        const float u1in2 = (h11*u1+h12*v1+h13)*w1in2inv;
        const float v1in2 = (h21*u1+h22*v1+h23)*w1in2inv;

        const float squareDist2 = (u2-u1in2)*(u2-u1in2)+(v2-v1in2)*(v2-v1in2);

        const float chiSquare2 = squareDist2*invSigmaSquare;

        if(chiSquare2>th)
            bIn = false;
        else
            score += th - chiSquare2;

        if(bIn)
            vbMatchesInliers[i]=true;
        else
            vbMatchesInliers[i]=false;
    }

    return score;
}

// H矩阵分解常见有两种方法:Faugeras SVD-based decomposition 和 Zhang SVD-based decomposition
// 参考文献:Motion and structure from motion in a piecewise plannar environment
// 这篇参考文献和下面的代码使用了Faugeras SVD-based decomposition算法

/**
 * @brief 从H恢复R t
 *
 * @see
 * - Faugeras et al, Motion and structure from motion in a piecewise planar environment. International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 1988.
 * - Deeper understanding of the homography decomposition for vision-based control
 */
bool Initializer::ReconstructH(vector<bool> &vbMatchesInliers, cv::Mat &H21, cv::Mat &K,
                      cv::Mat &R21, cv::Mat &t21, vector<cv::Point3f> &vP3D, vector<bool> &vbTriangulated, float minParallax, int minTriangulated)
{
    int N=0;
    for(size_t i=0, iend = vbMatchesInliers.size() ; i<iend; i++)
        if(vbMatchesInliers[i])
            N++;

    // We recover 8 motion hypotheses using the method of Faugeras et al.
    // Motion and structure from motion in a piecewise planar environment.
    // International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence, 1988

    // 因为特征点是图像坐标系,所以讲H矩阵由相机坐标系换算到图像坐标系
    cv::Mat invK = K.inv();
    cv::Mat A = invK*H21*K;

    cv::Mat U,w,Vt,V;
    cv::SVD::compute(A,w,U,Vt,cv::SVD::FULL_UV);
    V=Vt.t();

    float s = cv::determinant(U)*cv::determinant(Vt);

    float d1 = w.at<float>(0);
    float d2 = w.at<float>(1);
    float d3 = w.at<float>(2);

    // SVD分解的正常情况是特征值降序排列
    if(d1/d2<1.00001 || d2/d3<1.00001)
    {
        return false;
    }

    vector<cv::Mat> vR, vt, vn;
    vR.reserve(8);
    vt.reserve(8);
    vn.reserve(8);

    //n'=[x1 0 x3] 4 posibilities e1=e3=1, e1=1 e3=-1, e1=-1 e3=1, e1=e3=-1
    // 法向量n'= [x1 0 x3] 对应ppt的公式17
    float aux1 = sqrt((d1*d1-d2*d2)/(d1*d1-d3*d3));
    float aux3 = sqrt((d2*d2-d3*d3)/(d1*d1-d3*d3));
    float x1[] = {aux1,aux1,-aux1,-aux1};
    float x3[] = {aux3,-aux3,aux3,-aux3};

    //case d'=d2
    // 计算ppt中公式19
    float aux_stheta = sqrt((d1*d1-d2*d2)*(d2*d2-d3*d3))/((d1+d3)*d2);

    float ctheta = (d2*d2+d1*d3)/((d1+d3)*d2);
    float stheta[] = {aux_stheta, -aux_stheta, -aux_stheta, aux_stheta};

    // 计算旋转矩阵 R‘,计算ppt中公式18
    //      | ctheta      0   -aux_stheta|       | aux1|
    // Rp = |    0        1       0      |  tp = |  0  |
    //      | aux_stheta  0    ctheta    |       |-aux3|

    //      | ctheta      0    aux_stheta|       | aux1|
    // Rp = |    0        1       0      |  tp = |  0  |
    //      |-aux_stheta  0    ctheta    |       | aux3|

    //      | ctheta      0    aux_stheta|       |-aux1|
    // Rp = |    0        1       0      |  tp = |  0  |
    //      |-aux_stheta  0    ctheta    |       |-aux3|

    //      | ctheta      0   -aux_stheta|       |-aux1|
    // Rp = |    0        1       0      |  tp = |  0  |
    //      | aux_stheta  0    ctheta    |       | aux3|
    for(int i=0; i<4; i++)
    {
        cv::Mat Rp=cv::Mat::eye(3,3,CV_32F);
        Rp.at<float>(0,0)=ctheta;
        Rp.at<float>(0,2)=-stheta[i];
        Rp.at<float>(2,0)=stheta[i];
        Rp.at<float>(2,2)=ctheta;

        cv::Mat R = s*U*Rp*Vt;
        vR.push_back(R);

        cv::Mat tp(3,1,CV_32F);
        tp.at<float>(0)=x1[i];
        tp.at<float>(1)=0;
        tp.at<float>(2)=-x3[i];
        tp*=d1-d3;

        // 这里虽然对t有归一化,并没有决定单目整个SLAM过程的尺度
        // 因为CreateInitialMapMonocular函数对3D点深度会缩放,然后反过来对 t 有改变
        cv::Mat t = U*tp;
        vt.push_back(t/cv::norm(t));

        cv::Mat np(3,1,CV_32F);
        np.at<float>(0)=x1[i];
        np.at<float>(1)=0;
        np.at<float>(2)=x3[i];

        cv::Mat n = V*np;
        if(n.at<float>(2)<0)
            n=-n;
        vn.push_back(n);
    }

    //case d'=-d2
    // 计算ppt中公式22
    float aux_sphi = sqrt((d1*d1-d2*d2)*(d2*d2-d3*d3))/((d1-d3)*d2);

    float cphi = (d1*d3-d2*d2)/((d1-d3)*d2);
    float sphi[] = {aux_sphi, -aux_sphi, -aux_sphi, aux_sphi};

    // 计算旋转矩阵 R‘,计算ppt中公式21
    for(int i=0; i<4; i++)
    {
        cv::Mat Rp=cv::Mat::eye(3,3,CV_32F);
        Rp.at<float>(0,0)=cphi;
        Rp.at<float>(0,2)=sphi[i];
        Rp.at<float>(1,1)=-1;
        Rp.at<float>(2,0)=sphi[i];
        Rp.at<float>(2,2)=-cphi;

        cv::Mat R = s*U*Rp*Vt;
        vR.push_back(R);

        cv::Mat tp(3,1,CV_32F);
        tp.at<float>(0)=x1[i];
        tp.at<float>(1)=0;
        tp.at<float>(2)=x3[i];
        tp*=d1+d3;

        cv::Mat t = U*tp;
        vt.push_back(t/cv::norm(t));

        cv::Mat np(3,1,CV_32F);
        np.at<float>(0)=x1[i];
        np.at<float>(1)=0;
        np.at<float>(2)=x3[i];

        cv::Mat n = V*np;
        if(n.at<float>(2)<0)
            n=-n;
        vn.push_back(n);
    }


    int bestGood = 0;
    int secondBestGood = 0;    
    int bestSolutionIdx = -1;
    float bestParallax = -1;
    vector<cv::Point3f> bestP3D;
    vector<bool> bestTriangulated;

    // Instead of applying the visibility constraints proposed in the Faugeras' paper (which could fail for points seen with low parallax)
    // We reconstruct all hypotheses and check in terms of triangulated points and parallax
    // d'=d2和d'=-d2分别对应8组(R t)
    for(size_t i=0; i<8; i++)
    {
        float parallaxi;
        vector<cv::Point3f> vP3Di;
        vector<bool> vbTriangulatedi;
        int nGood = CheckRT(vR[i],vt[i],mvKeys1,mvKeys2,mvMatches12,vbMatchesInliers,K,vP3Di, 4.0*mSigma2, vbTriangulatedi, parallaxi);

        // 保留最优的和次优的
        if(nGood>bestGood)
        {
            secondBestGood = bestGood;
            bestGood = nGood;
            bestSolutionIdx = i;
            bestParallax = parallaxi;
            bestP3D = vP3Di;
            bestTriangulated = vbTriangulatedi;
        }
        else if(nGood>secondBestGood)
        {
            secondBestGood = nGood;
        }
    }


    if(secondBestGood<0.75*bestGood && bestParallax>=minParallax && bestGood>minTriangulated && bestGood>0.9*N)
    {
        vR[bestSolutionIdx].copyTo(R21);
        vt[bestSolutionIdx].copyTo(t21);
        vP3D = bestP3D;
        vbTriangulated = bestTriangulated;

        return true;
    }

    return false;
}

// Trianularization: 已知匹配特征点对{x x'} 和 各自相机矩阵{P P'}, 估计三维点 X
// x' = P'X  x = PX
// 它们都属于 x = aPX模型
//                         |X|
// |x|     |p1 p2  p3  p4 ||Y|     |x|    |--p0--||.|
// |y| = a |p5 p6  p7  p8 ||Z| ===>|y| = a|--p1--||X|
// |z|     |p9 p10 p11 p12||1|     |z|    |--p2--||.|
// 采用DLT的方法:x叉乘PX = 0
// |yp2 -  p1|     |0|
// |p0 -  xp2| X = |0|
// |xp1 - yp0|     |0|
// 两个点:
// |yp2   -  p1  |     |0|
// |p0    -  xp2 | X = |0| ===> AX = 0
// |y'p2' -  p1' |     |0|
// |p0'   - x'p2'|     |0|
// 变成程序中的形式:
// |xp2  - p0 |     |0|
// |yp2  - p1 | X = |0| ===> AX = 0
// |x'p2'- p0'|     |0|
// |y'p2'- p1'|     |0|

/**
 * @brief 给定投影矩阵P1,P2和图像上的点kp1,kp2,从而恢复3D坐标
 *
 * @param kp1 特征点, in reference frame
 * @param kp2 特征点, in current frame
 * @param P1  投影矩阵P1
 * @param P2  投影矩阵P2
 * @param x3D 三维点
 * @see       Multiple View Geometry in Computer Vision - 12.2 Linear triangulation methods p312
 */
void Initializer::Triangulate(const cv::KeyPoint &kp1, const cv::KeyPoint &kp2, const cv::Mat &P1, const cv::Mat &P2, cv::Mat &x3D)
{
    // 在DecomposeE函数和ReconstructH函数中对t有归一化
    // 这里三角化过程中恢复的3D点深度取决于 t 的尺度,
    // 但是这里恢复的3D点并没有决定单目整个SLAM过程的尺度
    // 因为CreateInitialMapMonocular函数对3D点深度会缩放,然后反过来对 t 有改变

    cv::Mat A(4,4,CV_32F);

    A.row(0) = kp1.pt.x*P1.row(2)-P1.row(0);
    A.row(1) = kp1.pt.y*P1.row(2)-P1.row(1);
    A.row(2) = kp2.pt.x*P2.row(2)-P2.row(0);
    A.row(3) = kp2.pt.y*P2.row(2)-P2.row(1);

    cv::Mat u,w,vt;
    cv::SVD::compute(A,w,u,vt,cv::SVD::MODIFY_A| cv::SVD::FULL_UV);
    x3D = vt.row(3).t();
    x3D = x3D.rowRange(0,3)/x3D.at<float>(3);
}
/**
 * @brief 归一化特征点到同一尺度(作为normalize DLT的输入)
 *
 * [x' y' 1]' = T * [x y 1]' \n
 * 归一化后x', y'的均值为0,sum(abs(x_i'-0))=1,sum(abs((y_i'-0))=1
 * 
 * @param vKeys             特征点在图像上的坐标
 * @param vNormalizedPoints 特征点归一化后的坐标
 * @param T                 将特征点归一化的矩阵
 */
void Initializer::Normalize(const vector<cv::KeyPoint> &vKeys, vector<cv::Point2f> &vNormalizedPoints, cv::Mat &T)
{
    float meanX = 0;
    float meanY = 0;
    const int N = vKeys.size();

    vNormalizedPoints.resize(N);

    for(int i=0; i<N; i++)
    {
        meanX += vKeys[i].pt.x;
        meanY += vKeys[i].pt.y;
    }

    meanX = meanX/N;
    meanY = meanY/N;

    float meanDevX = 0;
    float meanDevY = 0;

    // 将所有vKeys点减去中心坐标,使x坐标和y坐标均值分别为0
    for(int i=0; i<N; i++)
    {
        vNormalizedPoints[i].x = vKeys[i].pt.x - meanX;
        vNormalizedPoints[i].y = vKeys[i].pt.y - meanY;

        meanDevX += fabs(vNormalizedPoints[i].x);
        meanDevY += fabs(vNormalizedPoints[i].y);
    }

    meanDevX = meanDevX/N;
    meanDevY = meanDevY/N;

    float sX = 1.0/meanDevX;
    float sY = 1.0/meanDevY;

    // 将x坐标和y坐标分别进行尺度缩放,使得x坐标和y坐标的一阶绝对矩分别为1
    for(int i=0; i<N; i++)
    {
        vNormalizedPoints[i].x = vNormalizedPoints[i].x * sX;
        vNormalizedPoints[i].y = vNormalizedPoints[i].y * sY;
    }

    // |sX  0  -meanx*sX|
    // |0   sY -meany*sY|
    // |0   0      1    |
    T = cv::Mat::eye(3,3,CV_32F);
    T.at<float>(0,0) = sX;
    T.at<float>(1,1) = sY;
    T.at<float>(0,2) = -meanX*sX;
    T.at<float>(1,2) = -meanY*sY;
}
/**
 * @brief 进行cheirality check,从而进一步找出F分解后最合适的解
 */
int Initializer::CheckRT(const cv::Mat &R, const cv::Mat &t, const vector<cv::KeyPoint> &vKeys1, const vector<cv::KeyPoint> &vKeys2,
                       const vector<Match> &vMatches12, vector<bool> &vbMatchesInliers,
                       const cv::Mat &K, vector<cv::Point3f> &vP3D, float th2, vector<bool> &vbGood, float &parallax)
{
    // Calibration parameters
    const float fx = K.at<float>(0,0);
    const float fy = K.at<float>(1,1);
    const float cx = K.at<float>(0,2);
    const float cy = K.at<float>(1,2);

    vbGood = vector<bool>(vKeys1.size(),false);
    vP3D.resize(vKeys1.size());

    vector<float> vCosParallax;
    vCosParallax.reserve(vKeys1.size());

    // Camera 1 Projection Matrix K[I|0]
    // 步骤1:得到一个相机的投影矩阵
    // 以第一个相机的光心作为世界坐标系
    cv::Mat P1(3,4,CV_32F,cv::Scalar(0));
    K.copyTo(P1.rowRange(0,3).colRange(0,3));
    // 第一个相机的光心在世界坐标系下的坐标
    cv::Mat O1 = cv::Mat::zeros(3,1,CV_32F);

    // Camera 2 Projection Matrix K[R|t]
    // 步骤2:得到第二个相机的投影矩阵
    cv::Mat P2(3,4,CV_32F);
    R.copyTo(P2.rowRange(0,3).colRange(0,3));
    t.copyTo(P2.rowRange(0,3).col(3));
    P2 = K*P2;
    // 第二个相机的光心在世界坐标系下的坐标
    cv::Mat O2 = -R.t()*t;

    int nGood=0;

    for(size_t i=0, iend=vMatches12.size();i<iend;i++)
    {
        if(!vbMatchesInliers[i])
            continue;

        // kp1和kp2是匹配特征点
        const cv::KeyPoint &kp1 = vKeys1[vMatches12[i].first];
        const cv::KeyPoint &kp2 = vKeys2[vMatches12[i].second];
        cv::Mat p3dC1;

        // 步骤3:利用三角法恢复三维点p3dC1
        Triangulate(kp1,kp2,P1,P2,p3dC1);

        if(!isfinite(p3dC1.at<float>(0)) || !isfinite(p3dC1.at<float>(1)) || !isfinite(p3dC1.at<float>(2)))
        {
            vbGood[vMatches12[i].first]=false;
            continue;
        }

        // Check parallax
        // 步骤4:计算视差角余弦值
        cv::Mat normal1 = p3dC1 - O1;
        float dist1 = cv::norm(normal1);

        cv::Mat normal2 = p3dC1 - O2;
        float dist2 = cv::norm(normal2);

        float cosParallax = normal1.dot(normal2)/(dist1*dist2);

        // 步骤5:判断3D点是否在两个摄像头前方

        // Check depth in front of first camera (only if enough parallax, as "infinite" points can easily go to negative depth)
        // 步骤5.1:3D点深度为负,在第一个摄像头后方,淘汰
        if(p3dC1.at<float>(2)<=0 && cosParallax<0.99998)
            continue;

        // Check depth in front of second camera (only if enough parallax, as "infinite" points can easily go to negative depth)
        // 步骤5.2:3D点深度为负,在第二个摄像头后方,淘汰
        cv::Mat p3dC2 = R*p3dC1+t;

        if(p3dC2.at<float>(2)<=0 && cosParallax<0.99998)
            continue;

        // 步骤6:计算重投影误差

        // Check reprojection error in first image
        // 计算3D点在第一个图像上的投影误差
        float im1x, im1y;
        float invZ1 = 1.0/p3dC1.at<float>(2);
        im1x = fx*p3dC1.at<float>(0)*invZ1+cx;
        im1y = fy*p3dC1.at<float>(1)*invZ1+cy;

        float squareError1 = (im1x-kp1.pt.x)*(im1x-kp1.pt.x)+(im1y-kp1.pt.y)*(im1y-kp1.pt.y);

        // 步骤6.1:重投影误差太大,跳过淘汰
        // 一般视差角比较小时重投影误差比较大
        if(squareError1>th2)
            continue;

        // Check reprojection error in second image
        // 计算3D点在第二个图像上的投影误差
        float im2x, im2y;
        float invZ2 = 1.0/p3dC2.at<float>(2);
        im2x = fx*p3dC2.at<float>(0)*invZ2+cx;
        im2y = fy*p3dC2.at<float>(1)*invZ2+cy;

        float squareError2 = (im2x-kp2.pt.x)*(im2x-kp2.pt.x)+(im2y-kp2.pt.y)*(im2y-kp2.pt.y);

        // 步骤6.2:重投影误差太大,跳过淘汰
        // 一般视差角比较小时重投影误差比较大
        if(squareError2>th2)
            continue;

        // 步骤7:统计经过检验的3D点个数,记录3D点视差角
        vCosParallax.push_back(cosParallax);
        vP3D[vMatches12[i].first] = cv::Point3f(p3dC1.at<float>(0),p3dC1.at<float>(1),p3dC1.at<float>(2));
        nGood++;

        if(cosParallax<0.99998)
            vbGood[vMatches12[i].first]=true;
    }

    // 步骤8:得到3D点中较大的视差角
    if(nGood>0)
    {
        // 从小到大排序
        sort(vCosParallax.begin(),vCosParallax.end());

        // trick! 排序后并没有取最大的视差角
        // 取一个较大的视差角
        size_t idx = min(50,int(vCosParallax.size()-1));
        parallax = acos(vCosParallax[idx])*180/CV_PI;
    }
    else
        parallax=0;

    return nGood;
}
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 161,513评论 4 369
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 68,312评论 1 305
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 111,124评论 0 254
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,529评论 0 217
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,937评论 3 295
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,913评论 1 224
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 32,084评论 2 317
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,816评论 0 205
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,593评论 1 249
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,788评论 2 253
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,267评论 1 265
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,601评论 3 261
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,265评论 3 241
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,158评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,953评论 0 201
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 36,066评论 2 285
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,852评论 2 277