均匀矩阵有八个独立的矩阵元素比率?

时间:2012-03-02 13:54:15

标签: computer-vision projection-matrix homogenous-transformation matrix-vision

我正在读一些关于计算机视觉的论文。这看起来像一个简单的事实,但我无法理解。它是关于用于平面投影变换的同质[3×3]矩阵。据说它有八个独立的矩阵元素比例。我不知道比率是多少,八个独立比率是多少?请帮我解决这个问题。

谢谢。

1 个答案:

答案 0 :(得分:8)

这意味着两个投影变换PkP是等价的。

考虑2D中的一个点:它可以通过向量[x,y]以非齐次坐标表示。在齐次坐标中表示的相同点将是[x',y',w]其中

x = x' / w
y = y' / w

如您所见,w表现为缩放因子。
将齐次坐标除以w,得到[x'/w, y'/w, 1] = [x,y,1]。因此,2D点只有两个自由度。

您可以将相同的推理应用于3x3矩阵。在9个元素中,只有8个是独立的,而最后一个元素可以看作是缩放因子。实际上你选择的九个中的哪一个并不重要。

有关其他信息:Homogeneous coordinates

编辑: DOF的数量是独立参数的数量。在2D点的示例中,即使我们有三个参数(x'y'w),也只有两个独立的比率:如前所示,如果除以w您的第一个两个参数成为分数(“比率”表示除法),而第三个参数只是1

对于3D点,它是相同的推理,但您必须考虑z轴:通用3D点是[x',y',z',w](4个参数),但是,如果我们除以{{1}它变为w所以三个独立的比率。

我总是除以[x'/w, y'/w, z'/w, 1],因为比率wx'/wy'/w具有特定含义(点的非齐次坐标),但是计算你可以使用任何其他参数的自由度。

让我们考虑一个2x2矩阵的例子(对于3x3它是相同的,它只需要输入更长时间):

z'/w

4个参数。按照您选择的其中一个划分(好吧,实际上是我选择的......),说m11 m12 m21 m22 它变成

m12

3个比率,因此三个自由度(对于通用的2x2矩阵)。例如,如果我们有m11 1 --- m12 m21 m22 --- --- m12 m12 ,我们就会得到

m21 = m12

因此在这种情况下我们只有2个自由度!不要因为您看到m11 --- 1 m12 m22 1 --- m12 m11m22(三个参数)而感到困惑,因为实际上您可以考虑m12a = m11/m12,因此它变成

b= m22/m12

这意味着两个独立的参数,因此两个自由度。

希望现在更清楚