16 #include <Eigen/Dense>
18 #include <Eigen/StdVector>
19 #include <unsupported/Eigen/Polynomials>
24 Eigen::MatrixXd obj_pts_, Eigen::MatrixXd img_pts_, Eigen::MatrixXd cam_,
36 for (
int i = 0; i <
n; i++)
Q.col(i) =
Q.col(i) /
Q.col(i).norm();
43 Eigen::Ref<Eigen::Matrix3d> R_, Eigen::Ref<Eigen::Vector3d> t_)
48 Q(0, i1) * Q(0, i2) + Q(1, i1) * Q(1, i2) + Q(2, i1) * Q(2, i2);
50 Eigen::MatrixXi rij(
n, 2);
52 R_ = Eigen::MatrixXd::Identity(3, 3);
53 t_ = Eigen::Vector3d::Zero();
55 for (
int i = 0; i <
n; i++)
56 for (
int j = 0; j < 2; j++) rij(i, j) = rand() %
n;
58 for (
int ii = 0; ii <
n; ii++)
60 int i = rij(ii, 0), j = rij(ii, 1);
64 double l = Q(0, i) * Q(0, j) + Q(1, i) * Q(1, j) + Q(2, i) * Q(2, j);
75 Eigen::Vector3d p1, p2, p0,
x,
y,
z, dum_vec;
84 if (std::abs(
x(1)) < std::abs(
x(2)))
107 for (
int i = 0; i <
n; i++) P.col(i) = R0.transpose() * (P.col(i) - p0);
112 Eigen::Vector3d
v1 = Q.col(i1),
v2 = Q.col(i2);
113 double cg1 =
v1.dot(
v2);
114 double sg1 = sqrt(1 - cg1 * cg1);
115 double D1 = (P.col(i1) - P.col(i2)).
norm();
116 Eigen::MatrixXd D4(
n - 2, 5);
118 Eigen::VectorXd rowvec(5);
119 for (
int i = 0, j = 0; i <
n; i++)
121 if (i == i1 || i == i2)
continue;
123 Eigen::Vector3d vi = Q.col(i);
124 double cg2 =
v1.dot(vi);
125 double cg3 =
v2.dot(vi);
126 double sg2 = sqrt(1 - cg2 * cg2);
127 double D2 = (P.col(i1) - P.col(i)).
norm();
128 double D3 = (P.col(i) - P.col(i2)).
norm();
132 rowvec = getp3p(cg1, cg2, cg3, sg1, sg2, D1, D2, D3);
136 if (j >
n - 3)
break;
139 Eigen::VectorXd D7(8), dumvec(8), dumvec1(5);
142 for (
int i = 0; i <
n - 2; i++)
145 dumvec = getpoly7(dumvec1);
149 Eigen::PolynomialSolver<double, 7> psolve(D7.reverse());
150 Eigen::VectorXcd comp_roots = psolve.roots().transpose();
151 Eigen::VectorXd real_comp, imag_comp;
152 real_comp = comp_roots.real();
153 imag_comp = comp_roots.imag();
155 Eigen::VectorXd::Index max_index;
157 double max_real = real_comp.cwiseAbs().maxCoeff(&max_index);
159 std::vector<double> act_roots_;
163 for (
int i = 0; i < imag_comp.size(); i++)
165 if (std::abs(imag_comp(i)) / max_real < 0.001)
167 act_roots_.push_back(real_comp(i));
172 double* ptr = &act_roots_[0];
173 Eigen::Map<Eigen::VectorXd> act_roots(ptr, cnt);
180 Eigen::VectorXd act_roots1(cnt);
181 act_roots1 << act_roots.segment(0, cnt);
183 std::vector<Eigen::Matrix3d> R_cum(cnt);
184 std::vector<Eigen::Vector3d> t_cum(cnt);
185 std::vector<double> err_cum(cnt);
187 for (
int i = 0; i < cnt; i++)
189 double root = act_roots(i);
193 double d2 = cg1 + root;
195 Eigen::Vector3d unitx, unity, unitz;
201 if (std::abs(unity.dot(
x)) < std::abs(unitz.dot(
x)))
221 Eigen::MatrixXd D(2 *
n, 6);
226 Eigen::Map<Eigen::VectorXd>(R0.data(), R0.cols() * R0.rows()));
228 for (
int j = 0; j <
n; j++)
230 double ui = img_pts(j, 0), vi = img_pts(j, 1), xi = P(0, j),
231 yi = P(1, j), zi = P(2, j);
232 D.row(2 * j) << -
r(1) * yi + ui * (
r(7) * yi +
r(8) * zi) -
234 -
r(2) * yi + ui * (
r(8) * yi -
r(7) * zi) +
r(1) * zi, -1, 0,
235 ui, ui *
r(6) * xi -
r(0) * xi;
238 << -
r(4) * yi + vi * (
r(7) * yi +
r(8) * zi) -
r(5) * zi,
239 -
r(5) * yi + vi * (
r(8) * yi -
r(7) * zi) +
r(4) * zi, 0, -1,
240 vi, vi *
r(6) * xi -
r(3) * xi;
243 Eigen::MatrixXd DTD = D.transpose() * D;
245 Eigen::EigenSolver<Eigen::MatrixXd> es(DTD);
247 Eigen::VectorXd Diag = es.pseudoEigenvalueMatrix().diagonal();
249 Eigen::MatrixXd V_mat = es.pseudoEigenvectors();
251 Eigen::MatrixXd::Index min_index;
253 Diag.minCoeff(&min_index);
255 Eigen::VectorXd V = V_mat.col(min_index);
259 double c = V(0),
s = V(1);
260 t << V(2), V(3), V(4);
263 Eigen::VectorXd xi, yi, zi;
268 Eigen::MatrixXd XXcs(3,
n), XXc(3,
n);
271 XXcs.row(0) =
r(0) * xi + (
r(1) *
c +
r(2) *
s) * yi +
272 (-
r(1) *
s +
r(2) *
c) * zi +
273 t(0) * Eigen::VectorXd::Ones(
n);
274 XXcs.row(1) =
r(3) * xi + (
r(4) *
c +
r(5) *
s) * yi +
275 (-
r(4) *
s +
r(5) *
c) * zi +
276 t(1) * Eigen::VectorXd::Ones(
n);
277 XXcs.row(2) =
r(6) * xi + (
r(7) *
c +
r(8) *
s) * yi +
278 (-
r(7) *
s +
r(8) *
c) * zi +
279 t(2) * Eigen::VectorXd::Ones(
n);
281 for (
int ii = 0; ii <
n; ii++)
282 XXc.col(ii) = Q.col(ii) * XXcs.col(ii).norm();
287 Eigen::MatrixXd XXw = obj_pts.transpose();
289 calcampose(XXc, XXw, R2, t2);
294 for (
int k = 0; k <
n; k++) XXc.col(k) = R2 * XXw.col(k) + t2;
296 Eigen::MatrixXd xxc(2,
n);
298 xxc.row(0) = XXc.row(0).array() / XXc.row(2).array();
299 xxc.row(1) = XXc.row(1).array() / XXc.row(2).array();
301 double res = ((xxc.row(0) - img_pts.col(0).transpose()).
norm() +
302 (xxc.row(1) - img_pts.col(1).transpose()).
norm()) /
309 std::min_element(err_cum.begin(), err_cum.end()) - err_cum.begin();
318 Eigen::MatrixXd& XXc, Eigen::MatrixXd& XXw, Eigen::Matrix3d& R2,
321 Eigen::MatrixXd X = XXc;
322 Eigen::MatrixXd Y = XXw;
324 Eigen::MatrixXd::Identity(
n,
n) - Eigen::MatrixXd::Ones(
n,
n) * 1 /
n;
325 Eigen::VectorXd ux, uy;
326 uy = X.rowwise().mean();
327 ux = Y.rowwise().mean();
331 (((X * K).array() * (X * K).array()).colwise().sum()).
mean();
333 Eigen::MatrixXd SXY = Y * K * (X.transpose()) /
n;
335 Eigen::JacobiSVD<Eigen::MatrixXd> svd(
336 SXY, Eigen::ComputeThinU | Eigen::ComputeThinV);
338 Eigen::Matrix3d S = Eigen::MatrixXd::Identity(3, 3);
339 if (SXY.determinant() < 0) S(2, 2) = -1;
341 R2 = svd.matrixV() * S * svd.matrixU().transpose();
343 double c2 = (svd.singularValues().asDiagonal() * S).trace() / sigmax2;
344 t2 = uy - c2 * R2 * ux;
346 Eigen::Vector3d
x,
y,
z;
351 if ((
x.cross(
y) -
z).norm() > 0.02) R2.col(2) = -R2.col(2);
356 Eigen::VectorXd vout(8);
357 vout << 4 * pow(vin(0), 2), 7 * vin(1) * vin(0),
358 6 * vin(2) * vin(0) + 3 * pow(vin(1), 2),
359 5 * vin(3) * vin(0) + 5 * vin(2) * vin(1),
360 4 * vin(4) * vin(0) + 4 * vin(3) * vin(1) + 2 * pow(vin(2), 2),
361 3 * vin(4) * vin(1) + 3 * vin(3) * vin(2),
362 2 * vin(4) * vin(2) + pow(vin(3), 2), vin(4) * vin(3);
367 double l1,
double l2,
double A5,
double C1,
double C2,
double D1,
double D2,
370 double A1 = (D2 / D1) * (D2 / D1);
371 double A2 =
A1 * pow(C1, 2) - pow(C2, 2);
372 double A3 = l2 * A5 - l1;
373 double A4 = l1 * A5 - l2;
374 double A6 = (pow(D3, 2) - pow(D1, 2) - pow(D2, 2)) / (2 * pow(D1, 2));
375 double A7 = 1 - pow(l1, 2) - pow(l2, 2) + l1 * l2 * A5 + A6 * pow(C1, 2);
377 Eigen::VectorXd vec(5);
379 vec << pow(A6, 2) -
A1 * pow(A5, 2), 2 * (A3 * A6 -
A1 * A4 * A5),
380 pow(A3, 2) + 2 * A6 * A7 -
A1 * pow(A4, 2) - A2 * pow(A5, 2),
381 2 * (A3 * A7 - A2 * A4 * A5), pow(A7, 2) - A2 * pow(A4, 2);