ย
- Stereo Motion (7 pts): In stereo imaging we can compute a point’s world coordinates from left and right images as
๐ต๐ตโ2
๐๐โ๐๐ = ๐๐โ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด
๐ต๐ตโ โ โโ
- Show that if the world point is in motion, we can compute its velocity as
๐ต๐ตโ2ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ๐ต๐ตโ
๐๐โ๐๐ = ๐๐โ๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด๐ด ย โ ๐๐โ๐๐ย
๐ต๐ตโ โ โโย ย ย ย ย ย ๐ต๐ตโ โ โโ
- Suppose that a moving world point is imaged as
๐๐ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย โ๐๐
๐๐โ๐ฟ๐ฟ๐ผ๐ผ = 20๐๐ , ๐๐โ๐ ๐ ๐ผ๐ผ = 20๐๐
๐๐ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ๐๐
With the usual imaging geometry of ๐ต๐ตโ = [๐๐ย 0ย 0]๐๐, ๐น๐นโ = [0ย 0 ๐๐]๐๐, what is ๐๐โ๐๐?
Express ๐๐โ๐๐ in the simplest terms.
- Shading (6 pts): Consider the two surfaces
๐ง๐ง1 = (๐ฅ๐ฅ2 + ๐ฆ๐ฆ2) and ๐ง๐ง2 = 2๐ฅ๐ฅ๐ฆ๐ฆ
- Find ๐๐(๐ฅ๐ฅ, ๐ฆ๐ฆ) and ๐๐(๐ฅ๐ฅ, ๐ฆ๐ฆ) for both surfaces.
- Show that ๐ง๐ง1 and ๐ง๐ง2 give rise to the same shading when a rotationally symmetric reflectance map applies, that is, when ๐ ๐ (๐๐, ๐๐) = ๐ ๐ (๐๐2 + ๐๐2).
- SLAM: Following Bailey & Durrant-Whyte Part II, at time k the vehicle pose ๐ฑ๐ฑ๐ฃ๐ฃ๐๐and landmark locations m can be combined into a single state ๐ฑ๐ฑ๐๐.
๐ฑ๐ฑ๐ฃ๐ฃ๐๐
๐ฑ๐ฑ๐๐ =ย ๐ฆ๐ฆ
The covariance matrix of ๐ฑ๐ฑ๐๐, denoted by ๐๐๐๐|๐๐, is partitioned into
๐๐๐๐|๐๐ = ๐๐๐๐๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐๐๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ ๐๐๐๐๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ ๐๐|๐๐
Control input ๐ฎ๐ฎ๐๐ only affects the vehicle pose, not the landmark locations, via ๐ฑ๐ฑ๐ฃ๐ฃ๐๐ =
๐๐๐๐(๐ฑ๐ฑ๐ฃ๐ฃ๐๐โ1, ๐ฎ๐ฎ๐๐). Thus, the update equation for state ๐ฑ๐ฑ๐๐ is
๐ฑ๐ฑ๐๐ = ๐๐(๐ฑ๐ฑ๐๐โ1, ๐ฎ๐ฎ๐๐) = ๐๐๐๐(๐ฑ๐ฑ๐ฃ๐ฃ๐๐โ1, ๐ฎ๐ฎ๐๐)
๐ฆ๐ฆ
When control ๐ฎ๐ฎ๐๐ is applied, but before any landmark measurement updates are made, the covariance prediction ๐๐๐๐|๐๐โ1 is given by
๐๐๐๐|๐๐โ1 = โ๐๐๐ฑ๐ฑ๐๐๐๐โ1|๐๐โ1โ๐๐๐ฑ๐ฑ๐๐ + โ๐๐๐ฎ๐ฎ๐๐๐๐โ๐๐๐ฎ๐ฎ๐๐
๐๐๐๐ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ๐๐๐๐ where โ๐๐๐ฑ๐ฑ = , โ๐๐๐ฎ๐ฎ = , and ๐๐๐๐ is the control convariance. Show that the covariance
๐๐๐ฑ๐ฑ๐๐โ1ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ย ๐๐๐ฎ๐ฎ๐๐
| โ๐๐๐๐๐ฑ๐ฑ๐๐๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ,๐๐โ1|๐๐โ1โ๐๐๐๐๐๐๐ฑ๐ฑ + โ๐๐๐๐๐ฎ๐ฎ๐๐๐๐โ๐๐๐๐๐๐๐ฎ๐ฎ
๐๐ ๐๐๐๐|๐๐โ1 = ย ย ย ย ย ย ย ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐๐ ,๐๐โ1|๐๐โ1โ๐๐๐๐๐๐๐ฑ๐ฑ ๐๐๐๐ where โ๐๐๐๐๐ฑ๐ฑ = ๐๐๐ฑ๐ฑ๐ฃ๐ฃ๐๐ and โ๐๐๐๐๐ฎ๐ฎ = ๐๐๐ฎ๐ฎ๐๐๐๐๐๐๐๐. |
โ๐๐๐๐๐ฑ๐ฑ๐๐๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ,๐๐โ1|๐๐โ1
๐๐๐ฃ๐ฃ๐ฃ๐ฃ,๐๐โ1|๐๐โ1 |
prediction simplifies (!) to
๐๐โ1
Hint: Expandย โ๐๐๐ฑ๐ฑ and โ๐๐๐ฎ๐ฎ. This problem is not as hard as it looks once you understand what is being asked.


