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コンピュータビジョン2.1節

 コンピュータビジョン2.1節

研究室のゼミで発表したRichard Szeliski 著,玉木徹ら訳の『コンピュータビジョン − アルゴリズムと応用』2.1節のスライド

Takahiro Kawashima

May 14, 2018
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Transcript

  1. 2 / 37 2.1.1 - 幾何プリミティブ 2.1.2 - 2次元変換 2.1.3

    - 3次元変換 2.1.4 - 3次元回転 2.1.5 - 3次元から2次元への射影 2.1.6 - レンズ歪み もくじ
  2. 8 / 37 2.1.2 2次元変換 • 回転 + 並進 (剛体変換)

    2次元回転行列 は 並進と組み合わせると,     を用いて,     の剛 体変換後の座標 は
  3. 9 / 37 2.1.2 2次元変換 • スケール + 回転 +

    並進 (相似変換)      の相似変換後の座標 は,  について 同次座標系では,      の相似変換後の座標 は      を用いて となる.
  4. 10 / 37 2.1.2 2次元変換 • 剪断 + スケール +

    回転 + 並進 (アフィン変換) →変換前に平行だったベクトルは平行のまま 同次座標系のベクトル      のアフィン変換後の座標  は,      を用いて となる.
  5. 13 / 37 2.1.3 3次元変換 • 並進        を             に移動  : 3x3単位行列, 

    : 3x1のゼロベクトル,       • 回転 + 並進 (剛体変換) 3次元回転行列 を適切に選ぶと, と変換後の座標 に関して と2次元と同じ形で書ける. については次項. 他の変換(相似,アフィン,射影)も2次元と同じ形式で書ける      
  6. 18 / 37 2.1.4 3次元回転 • 単位四元数 四元数:複素数の虚部を3次元に拡張した数       とすると,

    とも書ける.   は以下を満たす 四元数の積は一般的に非可換である
  7. 19 / 37 2.1.4 3次元回転 • 単位四元数 同次座標系の3次元ベクトル を回転軸 について 回転させ るとき, とおくと, の回転後のベクトル は

    と表せる.ただし,  は の逆元であり(        ),     である. 証明:補足資料  
  8. 23 / 37 2.1.5 3次元から2次元への射影 • 弱透視投影 正射影にスケーリングを加えたもの 正射影よりよく使われる          を   に射影

     : 2x2の単位行列, : 2x1のゼロベクトル, ・物体がカメラに向かって近づく状況をモデル化できる
  9. 25 / 37 2.1.5 3次元から2次元への射影 • 擬似透視投影 1. 参照平面上に物体の点を射影  このとき観測位置

    - 物体中心と平行に射影する 2. この参照平面上の座標をさらに画像平面に射影                    について 弱透視投影よりも正確な射影モデル
  10. 27 / 37 2.1.5 3次元から2次元への射影 • 透視投影 最も広く使われる射影モデル            について, の 

    要素を落とす つまり,投影後の座標   は                        で, を非同次座標にした   は と書ける
  11. 30 / 37 2.1.5 3次元から2次元への射影 逆に3次元世界座標をセンサ上の座標に変換することを考える            : 3次元世界座標上の点 (既知)  :

    カメラの内部パラメータ (3x3行列)    : 外部パラメータ (剛体変換,3x4行列) センサ上の点    は以下の形式で与えられる
  12. 31 / 37 2.1.5 3次元から2次元への射影 • 内部パラメータ    :   方向のレンズの焦点距離  :

    レンズが光軸から垂直でない際に生じる歪み    : ピクセル座標上での光軸中心 (   : アスペクト比) 多くの場合        で,
  13. 32 / 37 2.1.5 3次元から2次元への射影 • 物体中心射影 焦点距離が大きいレンズでは,画像から焦点距離を推定するの が困難になる            :

    同次ピクセル座標             : 非同次ピクセル座標               : 3次元世界座標上の点
  14. 37 / 37 参考 [1] Computer Vision: Algorithms and Appliucations,

    Richard Szeliski, http://szeliski.org/Book/drafts/SzeliskiBook_20100903_draft.pdf (2018/05/02 閲覧) [2] Camera Models,杉本晃宏, http://research.nii.ac.jp/~sugimoto/lecture/computer_vision/CameraModels.pdf (2018/04/30 閲覧) [3] Quaternionによる3次元の回転変換,平鍋健児, https://qiita.com/kenjihiranabe/items/945232fbde58fab45681 (2018/04/29 閲覧)