如何从里程计/tf数据获取投影矩阵?

2024-03-29

我想将视觉里程计的结果与 KITTI 数据集提供的事实进行比较。 对于地面中的每一帧,我都有一个投影矩阵。 例如:

1.000000e+00 9.043683e-12 2.326809e-11 1.110223e-16 9.043683e-12 1.000000e+00 2.392370e-10 2.220446e-16 2.326810e-11 2.392370e-10 9.999999e-01 -2.220446e-16

这里是自述文件提供的说明:

第 i 行代表第 i 个姿势 左相机坐标系(即 z 指向前方)通过 3x4 变换矩阵。矩阵 按行对齐顺序存储( 第一个条目对应于第一个 行),并在第 i 行取一个点 坐标系并将其投影到 第一个(=0th)坐标系。 因此,平移部分 (3x1 第 4 列的向量对应于 左相机坐标的位姿 系统在第 i 帧中 到第一(=0)帧

但我不知道如何为我生成相同类型的数据。 在我的例子中,我的每一帧都有什么:

  • 从 init_camera(从 (0,0,0) 开始的固定相机)到正在移动的左相机的 Tf 变换。所以我有平移向量和四元数旋转。
  • 里程计数据:姿势和扭曲
  • 相机标定参数

有了这些数据,我如何与真实情况进行比较?所以我需要从上面的数据中找到投影矩阵,但不知道该怎么做。

在大图中,我想获得一个投影矩阵或知道如何分解地面实况提供的投影矩阵,以便将变换与我的数据进行比较。

有人能帮我吗 ?

Thank


Are you sure you want the projection matrix? A camera projection matrix is typically a 3x4 matrix that projects (homogenous) points in R3 to (homogenous) points in R2 in the image plane up to some scale (see the wikipedia entry http://en.wikipedia.org/wiki/Camera_matrix). It sounds like you are interested in comparing your computed visual odometry to the ground truth odometry provided on the KITTI website; in this case, you would be comparing the rigid transformation matrices from your VO estimation to the KITTI ground truth transformation.

如果您使用“原始”数据集,“地面实况”将作为 OXTS 数据记录提供 - 即组合的 IMU 和 GPS 数据。该数据位于全局框架中,需要做更多的工作才能与您的数据进行比较。然而,听起来您正在使用里程计基准数据;地面真实变换已经在左摄像机的框架中,这应该使任务变得更容易(这就是我将讨论的内容)。

由于您没有指定一种语言,我将在这里更笼统地讲一下,但是 ROS 确实提供了 C++(tf 和 Eigen)和 Python(transformations.py)中的工具来执行诸如从四元数转换为旋转矩阵等任务...

You have t and q, the translation and rotation represented as a quaternion. You can convert the quaternion to a rotation matrix (usually, 'sxyz' form) and vice versa. The KITTI data is specified as a 3x4 matrix and this is the rotation matrix concatenated with the translation vector (i.e. the 4th column is tgt).

r11 r12 r13 t1
r21 r22 r23 t2
r31 r32 r33 t3

You can simply compute the translation error by computing the L2 norm: ||t - tgt||. Computing the error in the rotation is a little bit more difficult; one way to do it is to use a function such as QuaternionBase::angularDistance() from Eigen, since both measurements should be in the same coordinate frame. To do this, you need to transform the ground truth rotation matrix into a quaternion, using either Eigen or the transformations.py library.

请记住,这是里程计框架中的误差 - 即第 i 个估计姿势相对于初始姿势框架中第 i 个地面真实姿势的误差。有时,比较帧与帧之间的平均误差也很有用,特别是因为里程计往往会随着时间的推移而显着漂移,即使算法在平均帧之间相对准确。

总之:

  • 将旋转矩阵转换为四元数以计算角度误差(注意坐标系),
  • and use the formula ||t - tgt|| to compute the translation error.
  • 再次,注意你的坐标系。
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