В фотограмметрии и компьютерном стереозрении пакетная настройка — это одновременное уточнение трехмерных координат , описывающих геометрию сцены, параметры относительного движения и оптические характеристики камеры (камер), используемых для получения изображений, по набору изображений, изображающих ряд 3D-точек с разных точек зрения . Его название относится к геометрическим пучкам световых лучей , исходящих от каждого трехмерного объекта и сходящихся в оптическом центре каждой камеры , которые оптимально настраиваются в соответствии с критерием оптимальности, включающим соответствующие проекции изображений всех точек.
Пакетная настройка почти всегда [ нужна цитация ] используется в качестве последнего шага алгоритмов 3D-реконструкции на основе признаков . Это сводится к задаче оптимизации трехмерной структуры и параметров просмотра (т. е. положения камеры и, возможно, внутренней калибровки и радиального искажения), чтобы получить реконструкцию, которая является оптимальной при определенных предположениях относительно шума, относящегося к наблюдаемым [1] особенностям изображения: Если ошибка изображения равна Гауссу с нулевым средним , то корректировка пакета — это Оценщик максимального правдоподобия . [2] : 2 Настройка пучка была первоначально задумана в области фотограмметрии в 1950-х годах и в последние годы все чаще используется исследователями компьютерного зрения . [2] : 2
Настройка пакета сводится к минимизации ошибки перепроецирования между местоположениями наблюдаемых и прогнозируемых точек изображения, которая выражается как сумма квадратов большого количества нелинейных вещественнозначных функций. Таким образом, минимизация достигается с помощью нелинейных алгоритмов наименьших квадратов . Из них метод Левенберга-Марквардта оказался одним из наиболее успешных благодаря простоте реализации и использованию эффективной стратегии демпфирования, которая дает ему возможность быстро сходиться на основе широкого диапазона первоначальных предположений. Путем итеративной линеаризации функции, которую необходимо минимизировать в окрестности текущей оценки, алгоритм Левенберга – Марквардта включает решение линейных систем , называемых нормальными уравнениями . При решении задач минимизации, возникающих в рамках пакетной настройки, нормальные уравнения имеют разреженную блочную структуру из-за отсутствия взаимодействия параметров для разных 3D-точек и камер. Это можно использовать для получения огромных вычислительных преимуществ за счет использования разреженного варианта алгоритма Левенберга-Марквардта, который явно использует преимущества шаблона нулей обычных уравнений, избегая хранения и работы с нулевыми элементами. [2] : 3
Пакетная настройка заключается в совместном уточнении набора исходных оценок параметров камеры и конструкции для нахождения набора параметров, наиболее точно предсказывающих расположение наблюдаемых точек в наборе доступных изображений. Более формально, в [3] предполагается, что трехмерные точки видны на изображениях, и пусть это проекция точки на изображение . Обозначим двоичные переменные, которые равны 1, если точка видна на изображении , и 0 в противном случае. Предположим также, что каждая камера параметризована вектором , а каждая трехмерная точка — вектором . Пакетная настройка минимизирует общую ошибку перепроецирования по всем параметрам 3D-точки и камеры, в частности
где – прогнозируемая проекция точки на изображение и обозначает евклидово расстояние между точками изображения, представленными векторами и . Поскольку минимум вычисляется по многим точкам и множеству изображений, групповая корректировка по определению терпима к отсутствующим проекциям изображения, и если метрика расстояния выбрана разумно (например, евклидово расстояние), групповая корректировка также минимизирует физически значимый критерий.
