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00040
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00042
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00045
00046 #include <new>
00047
00048 #include "POSIT.h"
00049
00050 #include "Math/Math2d.h"
00051 #include "Math/Math3d.h"
00052 #include "Math/DoubleMatrix.h"
00053 #include "Math/DoubleVector.h"
00054 #include "Math/LinearAlgebra.h"
00055 #include "Calibration/Calibration.h"
00056
00057 #include <stdio.h>
00058
00059
00060
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00070
00071
00072
00073
00074 bool POSIT::POSIT(const Vec3d *pPoints3D, const Vec2d *pPoints2D, int nPoints, Mat3d &R, Vec3d &t, const CCalibration *pCalibration, int nIterations)
00075 {
00076 const int N = nPoints;
00077 const Vec3d *M = pPoints3D;
00078 const Vec2d *m = pPoints2D;
00079
00080 if (N < 4)
00081 {
00082 printf("error: too few points for POSIT\n");
00083 return false;
00084 }
00085
00086 const float f = 0.5f * (pCalibration->GetCameraParameters().focalLength.x + pCalibration->GetCameraParameters().focalLength.y);
00087 const float cx = pCalibration->GetCameraParameters().principalPoint.x;
00088 const float cy = pCalibration->GetCameraParameters().principalPoint.y;
00089
00090 const int N_ = N - 1;
00091 int l;
00092
00093
00094 CDoubleMatrix A(3, N_);
00095 for (l = 0; l < N_; l++)
00096 {
00097 A(0, l) = M[l + 1].x - M[0].x;
00098 A(1, l) = M[l + 1].y - M[0].y;
00099 A(2, l) = M[l + 1].z - M[0].z;
00100 }
00101
00102
00103 CDoubleMatrix B(N_, 3);
00104 LinearAlgebra::CalculatePseudoInverseSVD(&A, &B);
00105
00106 CDoubleVector x_(N_);
00107 CDoubleVector y_(N_);
00108
00109
00110 float *e = new float[N_];
00111 for (l = 0; l < N_; l++)
00112 e[l] = 0.0f;
00113
00114 Vec3d i, j, k;
00115 float s;
00116
00117
00118 for (int n = 0; n < nIterations; n++)
00119 {
00120
00121 for (l = 0; l < N_; l++)
00122 {
00123 x_.data[l] = (m[l + 1].x - cx) * (1.0f + e[l]) - (m[0].x - cx);
00124 y_.data[l] = (m[l + 1].y - cy) * (1.0f + e[l]) - (m[0].y - cy);
00125 }
00126
00127 CDoubleVector I(3), J(3);
00128 LinearAlgebra::MulMatVec(&B, &x_, &I);
00129 LinearAlgebra::MulMatVec(&B, &y_, &J);
00130
00131 Math3d::SetVec(i, float(I.data[0]), float(I.data[1]), float(I.data[2]));
00132 Math3d::SetVec(j, float(J.data[0]), float(J.data[1]), float(J.data[2]));
00133
00134 const float s1 = Math3d::Length(i);
00135 const float s2 = Math3d::Length(j);
00136 s = 0.5f * (s1 + s2);
00137
00138 Math3d::NormalizeVec(i);
00139 Math3d::NormalizeVec(j);
00140
00141
00142 Math3d::CrossProduct(i, j, k);
00143 Math3d::NormalizeVec(k);
00144
00145 const float Z0 = f / s;
00146
00147 for (l = 0; l < N_; l++)
00148 {
00149 Vec3d M0Mi = { float(A(0, l)), float(A(1, l)), float(A(2, l)) };
00150 e[l] = Math3d::ScalarProduct(M0Mi, k) / Z0;
00151 }
00152 }
00153
00154 delete [] e;
00155
00156
00157
00158
00159
00160 Math3d::SetVec(t, m[0].x - cx, m[0].y - cy, f);
00161 Math3d::MulVecScalar(t, 1.0f / s, t);
00162
00163 Vec3d j_;
00164 Math3d::CrossProduct(k, i, j_);
00165 Math3d::NormalizeVec(j_);
00166
00167 Math3d::SetMat(R, i.x, i.y, i.z, j_.x, j_.y, j_.z, k.x, k.y, k.z);
00168
00169
00170 Vec3d temp;
00171 Math3d::MulMatVec(R, M[0], temp);
00172 Math3d::SubtractFromVec(t, temp);
00173
00174
00175 const Mat3d &Rc = pCalibration->m_rotation_inverse;
00176 const Vec3d &tc = pCalibration->m_translation_inverse;
00177
00178 Math3d::MulMatMat(Rc, R, R);
00179 Math3d::MulMatVec(Rc, t, tc, t);
00180
00181 return true;
00182 }