二维对象相交

Posted 2023-03-28

【中文标题】二维对象相交

【英文标题】：Object intersection in 2d

【发布时间】：2021-09-25 02:31:13

【问题描述】：

图片(1)

图片(2)

我有 2 张图片 image(1) 和 image(2)

image(1)：我将相机放在某个固定的位置并拍摄了这张图片。我有框坐标（xmin，ymin，xmax，ymax），由红色边界框显示。我还有一些感兴趣的区域（ROI），用蓝色框显示。

image(2)：从顶部我捕捉到了这张图片。在这里，我也刚刚绘制了由红色边界框显示的框坐标（xmin，ymin，xmax，ymax）。还绘制了由蓝色框显示的感兴趣区域（ROI）。

在图像（1）中，我们可以看到红色框和蓝色框之间的一些交集。但这个路口不是真正的路口。因为当我们从顶视图看到图像时，我们可以看到它们之间没有交集，就像我在图像（2）中显示的那样。

所以对于图像（1），我有红色矩形坐标（xmin，ymin，xmax，ymax）。这个红色矩形包含对象。在那个红色矩形中，我没有关于对象位置/方向和对象可见角点的信息。 （因为从物体检测器我只得到这个红色矩形）。另外，我有蓝框（ROI）坐标。有没有办法借助相机校准（或任何其他计算机视觉方法）来找到这 2 个框（红色矩形和蓝色 ROI）在图像（1）中没有真正相交？

【问题讨论】：

确定这是可能的。如果您知道对象的大小和方向，您可以找到对象的 3D 地面点位置。但是对于没有场景标记的移动相机和任意对象，您可能无法根据示例图像中的情况所需的精度动态确定这些参数。

感谢您的回复。相机是固定的。通过相机校准，我将获得所有内在和外在参数。如图（1）所示，蓝框和红框像素坐标已经与我同在。那么在这个帮助下如何找到对象（图像（1））是否相交？你能用这种方式给任何方向吗...

【参考方案1】：

请看附件图片。您可能需要放大。请注意仍然存在镜头失真，我只是用手画线，所以不是很准确，但希望足以理解这个想法。

校准场景后，您将知道定义蓝色矩形的地平面以及对象位于该地平面上。我只是使用了纸上的正方形和方向，但是坐标轴可以是任意的。

您可以计算物体边界框方向的消失点，即深绿色线交点和橙色线交点（z方向消失点）和青色线交点（y方向消失点）。橙色和深绿色的线在现实中是平行的。

现在从地平面上方的 3D 对象边界框的左上角点（点 C），您可以直接画线到 y 方向消失点（左侧浅绿色线），同样边界框的右上角点（点 D）（右侧浅绿线）。浅绿色和深绿色线的交点是物体撞击地面的点（粉红色和深绿色和浅绿色线的交点）。如果其中一些点或其交点与您的 ROI 相交，则该对象实际上与地平面上的该区域相交。

您将需要一种方法来确定 3D 边界框的 2D 图像点，这本身就是一个难题。如果您知道对象的 CAD 模型或 3D 模型并且您拥有相机内在函数，那么文献中有一些形状拟合模型可用，例如来自 MVTec / Halcon 公司，他们的软件中也有实现。但是，如果您能够根据您的场景和相机确定 3D 中的 3D 对象点，那么您甚至不需要消失点的东西;)

【讨论】：

非常感谢您的可视化。您要计算对象边界框方向的消失点。我没有实际的对象坐标，我只有对象所在的红色矩形像素坐标（xmin，ymin，xmax，ymax）。（它是该对象的边界框，并且在该矩形中对象的放置方式像他们的方向/位置我没有的信息）。在相机校准中，我们将获得地平面。你能解释一下如何获得这条绿线、橙线、蓝线和精明线吗？

获取 3D 边界框（或更远的角点）将是改进检测算法的一部分。使用图像中的红色边界框，您将无法估计正确的位置/交叉点。您会看到 2D 边界框误差已经超过了所需的 3D 精度。

橙色/深绿色是 z 坐标方向（沿纸网格）的投影 3D 线，在该方向的消失点处相交。 3D 线在 3D 空间中是平行的！浅蓝色线沿对象 y 坐标方向（从对象的前上角到前下角的对象边缘）绘制，并再次超出它们的交点（消失点）。对象背面的平行边将在同一个消失点相交，因此您可以将线从可见的后顶角绘制到该消失点。

深绿色线是对象的地平面边缘。它们从可见的前底角开始，然后沿着消失线行进。物体在深绿色和浅绿色线的交点处结束（由于绘图的不精确，镜头畸变等有很大的误差）

深绿色和橙色线在 3D 中是平行的，因此它们在同一个消失点相交。因此，为了构建消失点，我使用了沿网格的橙色线。您还可以使用对象的 4 个可见顶角点来重建消失点。