Une méthode plus rapide pour ajuster les positions de la caméra
Cet article présente une méthode plus rapide pour optimiser les positions des caméras dans la modélisation 3D.
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Table des matières
L'ajustement de faisceau est une méthode utilisée pour améliorer le positionnement des caméras et créer des représentations détaillées d'une scène. Quand on travaille avec plein d'angles de caméra et de caractéristiques, ce processus peut devenir long et compliqué. Cet article présente une nouvelle façon de peaufiner les positions des caméras qui est plus rapide et tout aussi précise que les méthodes traditionnelles.
Les défis des méthodes traditionnelles
On utilise beaucoup d'images pour créer des modèles 3D précis d'endroits. Le succès de cette modélisation dépend énormément de la qualité des estimations des positions et des rotations des caméras. À mesure que le nombre d'images augmente, les méthodes d'ajustement de faisceau traditionnelles peuvent prendre beaucoup de temps et de ressources informatiques. Elles peuvent devenir inefficaces et créer des soucis quand il s'agit de résoudre les équations associées.
Pour gérer ça, l'approche standard consiste à réorganiser les équations pour se concentrer uniquement sur les paramètres de la caméra, ce qui aide à accélérer un peu les choses. Cependant, pour un très grand nombre d'images, ça prend quand même beaucoup de temps et peut être compliqué à gérer. Une façon courante de réduire ce problème est de décomposer les gros problèmes en parties plus petites et de les résoudre séparément. Cette méthode permet un traitement plus rapide tout en visant des résultats de haute qualité.
Nouvelle approche de l'ajustement de faisceau
L'approche discutée ici s'appuie sur des méthodes précédentes en examinant les mouvements relatifs entre les positions des caméras au lieu de se concentrer uniquement sur les caractéristiques des images. Le but est de trouver les positions optimales des caméras tout en tenant compte des informations recueillies grâce aux Ajustements Locaux, ce qui aide à guider l'Optimisation finale de manière systématique.
Cette nouvelle méthode repose sur trois parties principales : les mouvements relatifs entre les caméras, les ajustements locaux qui fournissent des informations détaillées sur ces mouvements, et les transformations qui relient les mouvements locaux à un cadre global. En intégrant soigneusement ces aspects, la méthode vise à offrir une meilleure précision sans avoir besoin de puissance de calcul excessive.
Étapes impliquées dans la nouvelle méthode
Collecte des données d'entrée : Le processus commence par rassembler des informations sur les mouvements entre les caméras, leurs positions initiales et les emplacements globaux initiaux des caméras.
Ajustements locaux : On effectue d'abord les ajustements locaux. Cette étape récupère des informations précieuses sur les mouvements entre les caméras en analysant les relations relatives.
Combinaison des informations : Après les ajustements locaux, la phase suivante combine toutes les informations. Cela inclut les données recueillies sur les mouvements relatifs et les insights des ajustements locaux pour peaufiner les positions finales des caméras.
Optimisation : La méthode cherche à minimiser les erreurs entre les mouvements observés et les mouvements prédits basés sur les estimations actuelles des positions des caméras. En pesant correctement les données, ce processus intègre efficacement les ajustements locaux dans le raffinement global.
Applications dans le monde réel
La méthode est particulièrement utile dans des domaines comme la photographie, l'architecture, les jeux, et la documentation du patrimoine culturel, où des cartes et modèles 3D précis sont nécessaires. En utilisant plein d'images, elle peut produire des représentations très détaillées des environnements.
Les positions des caméras raffinées mènent à des modèles de meilleure qualité, garantissant que les images créées sont claires et précises. Comme cette nouvelle approche de l'ajustement de faisceau est efficace, elle peut gérer de plus grands ensembles de données sans une chute significative des performances.
Évaluation de la nouvelle méthode
La nouvelle méthode a été testée par rapport aux approches conventionnelles, et les résultats ont montré qu'elle est aussi précise que les méthodes traditionnelles tout en étant nettement plus rapide. Cela a été évalué à travers divers ensembles de données, y compris la photographie aérienne, des benchmarks en vision par ordinateur, et des scénarios difficiles impliquant de longues focales.
Les résultats ont indiqué que la nouvelle méthode parvient à maintenir une grande précision des positions des caméras, même dans des conditions difficiles et sans la charge computationnelle généralement associée aux techniques traditionnelles d'ajustement de faisceau.
Performance comparée à d'autres méthodes
En comparant cette nouvelle méthode à d'autres, elle a montré des performances équivalentes aux principaux ajustements de faisceau traditionnels et a même surpassé certains d'entre eux en matière de rapidité. La réduction de la complexité des calculs permet un taux de convergence plus rapide, ce qui signifie que les résultats peuvent être obtenus plus rapidement.
De plus, la méthode a montré une bonne résistance aux erreurs ou aux valeurs aberrantes qui peuvent exister dans les données. Cette robustesse est essentielle pour maintenir la précision dans les applications pratiques où les données ne sont pas toujours parfaites.
Perspectives d'avenir
L'idée derrière la nouvelle méthode est perçue comme flexible et adaptable. Tandis qu'elle sert d'outil d'ajustement final, elle peut aussi s'intégrer dans divers processus qui impliquent la création de structures 3D cohérentes et de Positions de caméras à partir de plusieurs problèmes indépendants.
En plus, il y a des opportunités pour étendre cette méthode encore plus. Par exemple, des points de contrôle au sol pourraient être inclus pour améliorer la précision. De plus, la méthode pourrait être adaptée pour des situations où les caractéristiques des caméras doivent être estimées au fil du temps.
Conclusion
La nouvelle méthode d'ajustement de faisceau marque un pas en avant dans l'optimisation des positions des caméras. En se concentrant sur les relations entre les mouvements au lieu de se fier uniquement aux caractéristiques des images, cette approche allie efficacité et précision. Elle peut gérer de plus grands ensembles de données tout en fournissant des résultats qui répondent ou dépassent la qualité des méthodes traditionnelles.
Avec sa robustesse et sa flexibilité, cette nouvelle tactique est prête à jouer un rôle clé dans divers domaines qui dépendent d'une modélisation 3D précise et de la représentation des scènes. À mesure que la technologie continue d'avancer, des méthodes comme celle-ci deviendront de plus en plus essentielles pour créer des expériences visuelles détaillées dans diverses applications.
Titre: Pointless Global Bundle Adjustment With Relative Motions Hessians
Résumé: Bundle adjustment (BA) is the standard way to optimise camera poses and to produce sparse representations of a scene. However, as the number of camera poses and features grows, refinement through bundle adjustment becomes inefficient. Inspired by global motion averaging methods, we propose a new bundle adjustment objective which does not rely on image features' reprojection errors yet maintains precision on par with classical BA. Our method averages over relative motions while implicitly incorporating the contribution of the structure in the adjustment. To that end, we weight the objective function by local hessian matrices - a by-product of local bundle adjustments performed on relative motions (e.g., pairs or triplets) during the pose initialisation step. Such hessians are extremely rich as they encapsulate both the features' random errors and the geometric configuration between the cameras. These pieces of information propagated to the global frame help to guide the final optimisation in a more rigorous way. We argue that this approach is an upgraded version of the motion averaging approach and demonstrate its effectiveness on both photogrammetric datasets and computer vision benchmarks.
Auteurs: Ewelina Rupnik, Marc Pierrot-Deseilligny
Dernière mise à jour: 2023-04-11 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2304.05118
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2304.05118
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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