本质矩阵Essential Matrix


E= t ^ R 为3*3的矩阵
t^ 是skew symmetric矩阵,skew symmetric矩阵的一个特性:前两个singular value必然相等且第三个singular value为0。旋转矩阵不会改变singular value的值,这使得相乘后的结果依然保持了前两个singular value相等且第三个singular value为0的性质,所以E的奇异值形式为:
[u,u,0]T[ u, u, 0] ^ T [u,u,0]T 此性质为本质矩阵的内在性质。

理论上综合旋转、平移共有6个自由度,因尺度等价,E有5个自由度。
求解:一般使用8点法,通过SVD分解,恢复出R,t 。

基础矩阵F



用加法算DOF,t(3)+R(3)+Ka(4)+Kb(4)=14,已经超出F的9个参数了,所以这里的起始点应该为9,又考虑到尺度等价性约束减一,另外det(F)=0,再减一,所以应该是7自由度。
为什么det(F)=0,是因为rank(t^)=2,而又因为rank(AB) <= min(rank(A), rank(B)),所以rank(F) = 2, det(F) = 0.

单应矩阵H

H可以将二维射影空间 中的一个点变换到另一个点 。根据射影空间的性质,必然存在一个 3*3的矩阵H,使得 h(x) = Hx。
回顾齐次坐标系的定义,放缩一个点的坐标依然得到这个点本身,所以有 h(x) = H(ax) ,需要考虑到尺度的影响,H的自由度为8.

参考

为什么本质矩阵5自由度,基础矩阵7自由度,单应矩阵8自由度?

本质矩阵和基础矩阵的区别是什么?

多视图几何总结——基础矩阵、本质矩阵和单应矩阵的自由度分析

SLAM基础- 题目:基础矩阵F、本质矩阵E和单应矩阵H的自由度和秩

Lecture 19:
Essential and Fundamental Matrices

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