2019-08-05_ICRA2019_三角化

文章:Iteratively Reweighted Midpoint Method for Fast Multiple View Triangulation
链接https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8611369&tag=1
作者:Kui Yang,……,Nianmao Deng
机构:Beihang University,Beijing University of Posts and Telecommunications
摘要的摘要:与传统三角化相比:(1)把误差向量归一化,(2)使用不动点迭代法。


0. 补充知识

0.1 向量投影

此处可参考这篇文章

0.2 不动点迭代法

求解f(x) = 0,从该式分解出x = g(x),并转化为求解x_{n+1} = g(x_n)迭代,要求|g'(x)|<1
如求解x^2-x-1=0,可分解出:

  • x = \sqrt{x+1} \,\, \Rightarrow \,\, x_{n+1} = \sqrt{x_n+1}
  • x = x^2 - 1 \,\,\,\, \Rightarrow \,\, x_{n+1} = x_n^2 - 1

而实际上,只有第一种分解方式是收敛的。


1. 经典方法——Multiple View Midpoint Method

1.PNG

由图计算第帧的投影误差,注意为单位向量,:

所以,总的误差为

设,易证,,:

求解最小二乘解:


即:

最小二乘解为

即:

由,:

易知,该方法非常简单有效。


2. paper改进——Unbiased Cost Function

paper认为,在图1中,凡是在\vec{o_ip}上的点p的投影误差都应该是一样的,而传统方法会随着距离增大而增大,故paper里进行了归一化:
e(p) = \sum_{i=1}^N\lVert (w_i(p)\mathbf{B_i}(p - o_i) \rVert^2 \\
其中,w_i(p) = \cfrac{1}{\lVert p-o_i \rVert}
此时,因为未知量p出现在了分母上,所以问题变成了非线性问题,传统解法为线性化再求解,但每次线性化求解雅克比和残差的计算量很大,故paper里使用了不动点迭代法,求解f(p) = \nabla e(p) = 0
\nabla e(p) = 2\sum_{i=1}^N\left( w_i^2(p)(p-o_i)^{\top}(\mathbf{B_i}-e_i(p)\mathbf{I}) \right)
从中分解出:

2.PNG

3. 实验结果详见paper,总的就是效率高,精度好

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