普吕克坐标:

空间直线的方程是:

Ax+By+Cz+D=0

其中含有四个变化量(A,B,C,D)所以具有四个自由度

首先定义空间线上两点齐次坐标:

普吕克坐标下的线特征观测模型

其普吕克矩阵定义为:

普吕克坐标下的线特征观测模型

其中T有6个未知元素(4*4的反对称矩阵,aii=0,aij=-aji),对于空间直线上的两个点,普吕克坐标仅差一个系数,即L=αL'

普吕克坐标可以反映出直线的四个自由度(??),可以由普吕克矩阵的6个未知元素构成:

普吕克坐标下的线特征观测模型

普吕克矩阵T与坐标L的转换关系如下:

普吕克坐标下的线特征观测模型

空间坐标系下空间线Lw变换到相机坐标系下Lc的公式为:

普吕克坐标下的线特征观测模型

相机坐标系下空间线Lc投影到像素坐标系下的平面线Luv'的公式为:

普吕克坐标下的线特征观测模型

普吕克坐标下的线特征观测模型

 

定义图像中匹配线段Luv端点到投影线Luv'的距离作为空间线Lw的重投影误差el

普吕克坐标下的线特征观测模型

其中Luv'=l1l2l3T第k帧观测到第j条空间线Lw,j的重投影误差为:

普吕克坐标下的线特征观测模型

根据链式法则,线特征重投影误差el关于位姿的雅克比矩阵:

普吕克坐标下的线特征观测模型

假设匹配线段坐标为Ps=usvs1,Pe=ueve1,可以求得重投影误差对投影线的雅克比阵:

普吕克坐标下的线特征观测模型

其中普吕克坐标下的线特征观测模型由相机成像模型Luv'=K'nc可知:

普吕克坐标下的线特征观测模型

由空间线的运动变换方程知:

普吕克坐标下的线特征观测模型

 

线特征重投影误差对空间线的正交表示增量的雅克比阵为:

普吕克坐标下的线特征观测模型

    其中有Lw的正交表示普吕克坐标下的线特征观测模型u1,u2为矩阵的第1,2列。

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