Efficient solutions to the relative pose of three calibrated cameras from four points using virtual correspondences

要約

3 台のキャリブレーションされたカメラの相対的な姿勢を推定するという困難な問題を研究します。
4p3v 問題として知られている、3 つのビューで 4 点を構成することで悪名高い難しさに対して、2 つの新しい解決策を提案します。
私たちのソリューションは、3 つのビューでの 4 つの入力対応の位置からの情報を使用して、2 つのビューで 1 つの追加の仮想点対応を生成するという単純なアイデアに基づいています。
最初のソルバーでは、ネットワークをトレーニングして、この点の対応を予測します。
2 番目のソルバーは、対応する 3 つの入力ポイントの平均点に基づいて、はるかに単純で効率的な方法を使用します。
新しいソルバーは、既存の効率的な最小ソルバー、つまりよく知られている 5 点相対ポーズと P3P ソルバーに基づいているため、効率的で実装が簡単です。
ソルバーは、実際のデータで最先端の結果を達成します。
仮想対応を使用して最小の問題を解決するという考え方は一般的であり、他の問題 (たとえば、5 点相対姿勢問題) にも適用できます。
このようにして、より単純な非最小ソルバーを使用するか、RANSAC 内のサブ最小サンプルを使用して、最小の問題を解くことができます。
さらに、ポイントの 3 つのトリプレットと 2 つのビューに表示される 2 つのポイントで構成される最小構成について、4p3v ソルバーのさまざまなバリアントをベースライン ソルバーと比較します。
ポイントのどの構成が実際のアプリケーションで潜在的に最も実用的であるかについて説明します。

要約(オリジナル)

We study the challenging problem of estimating the relative pose of three calibrated cameras. We propose two novel solutions to the notoriously difficult configuration of four points in three views, known as the 4p3v problem. Our solutions are based on the simple idea of generating one additional virtual point correspondence in two views by using the information from the locations of the four input correspondences in the three views. For the first solver, we train a network to predict this point correspondence. The second solver uses a much simpler and more efficient strategy based on the mean points of three corresponding input points. The new solvers are efficient and easy to implement since they are based on the existing efficient minimal solvers, i.e., the well-known 5-point relative pose and the P3P solvers. The solvers achieve state-of-the-art results on real data. The idea of solving minimal problems using virtual correspondences is general and can be applied to other problems, e.g., the 5-point relative pose problem. In this way, minimal problems can be solved using simpler non-minimal solvers or even using sub-minimal samples inside RANSAC. In addition, we compare different variants of 4p3v solvers with the baseline solver for the minimal configuration consisting of three triplets of points and two points visible in two views. We discuss which configuration of points is potentially the most practical in real applications.

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