4-1/컴퓨터비전개론

2주차-Math Basics

Donghun Kang 2025. 4. 14. 21:59
앞으로 배울 내용의 수학적 수식을 미리 정리한다.
  • Linear System

- Ax = b 형태의 선형 방정식에서 해 x를 구하는 것
- one solution / No solution / Infinitely many solution

 

  • Homogeneous linear systems(동차 선형 시스템)

 

  • Linear independence(선형 독립성)

 

  • Matrix multiplication

 

  • Transpose

 

  • Inverse, determinant

 

 

  • Invertible matrix

 

  • Inner product(내적)

 

  • Orthogonal vector, matrix(직교 벡터, 행렬)

 

  • Vector length

- vector 크기 1이면 unit vector

 

  • Least-squares
Pseudo-inverse

- Ax = b의 해가 없을 때 가장 근사치 x를 구한다.
- Pseudo-inverse 사용 

 

  • Singular Value(특이값)
  • Eigen Value(λ) (고유값), Eigen Vector(x) (고유벡터)
Singular Value

 

  • SVD(Sigular Value Decomposition) (특이값 분해)

 

 


 

Q) What is an image?

A) projection of the 3D world onto a 2D image plane

 

  • Pinhole Camera Model
- 하나의 구멍을 통해 빛이 들어옴
- 투영 중심 (= center of projection)(= focal point)

 

  • Properties of Projection
- 멀리 있는 물체는 작게 보인다.

- 평행선은 Vanishing point(소실점)에서 만난다.

 

 


 

  • Homogeneous coordinates
- Projection에서는 서로 다른 3D 점 (X,Y,Z)와 (λX,λY,λZ) (λ는 0이 아니다.)이 동일한 이미지 점으로 mapping
- 즉, 비례 관계만 유지되면 동일한 의미를 가진다.
Euclidian plane to Homogeneous coordiante (2D/ 3D)
Homogeneous coordiante to Euclidian plane (2D/ 3D)
- (x1,x2,x3) 3차원이지만, 비례값만 중요하므로 실질 자유도 (DOF)는 2개이다.

 


 

  • (Vector) Cross Product(외적)

 

  • Ideal points and the line at infinity

- I와 I'은 평행한 두 직선이다. => 외적을 통해 만나는 점 (b,-a,0)을 구했다.
- Ideal points (x1,x2,0)은 맨 마지막 값 0으로 나눠줘야 하는데 불가능하다. => 실제로 존재하지 않는 값
- 소실점(vanishing point)를 표현한다.
[Euclidean] 은 무한대로 밖에 표현하지 못한다.
[Homogeneous]는 위와 같이 방향성을 포현할 수 있다.

- Line at infinity = Ideal point들의 모임

=> Homogeneous 사용하면 Vanishing Point도 표현이 가능하다 

 


 

  • Conics(원뿔곡선)

 

  • 3D quadrics(곡면)

- 이런게 있다 정도만


  • 2D projective transformations
  • 2D Translation

- 이미지 변형 X
=> 2DOF

  • 2D Euclidean

- 이미지 변형 X
=> 3DOF

  • 2D Similarity

- 이미지 변형 O
=> 4DOF

  • Affine transformation

- 이미지 변형 O
=> 6DOF

  • Projective(perspective) transform / homography

- 이미지 변형 O
=> 8DOF

 

# 2D Transformations

DOF 확인하기

 

# 3D Transformations

DOF 확인하기

 

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