reconstrucció d'objectes complexes utilitzant un sistema trinocular

eia.udg.edu
  • No tags were found...

reconstrucció d'objectes complexes utilitzant un sistema trinocular

RECONSTRUCCIÓ D’OBJECTES COMPLEXESUTILITZANT UN SISTEMA TRINOCULAREstudi: Enginyeria Informàtica. Pla 1997Títol: Reconstrucció d’objectes complexes utilitzant un sistema trinocularDocument: ResumAlumne: Frederic Garcia BecerroDirector/Tutor: Rafael GarciaDepartament: Electrònica, Informàtica i AutomàticaÀrea: Arquitectura i tecnologia de computadorsConvocatòria: Abril/2007


ResumIntroduccióEl present projecte final de carrera s’ha realitzat dins del grup de Visió perComputadora i Robòtica (VICOROB 1 ) de la UdG, situat en el departament d’Electrònica,Informàtica i Automàtica (EIA 2 ).Un camp de força interès per aquest grup és la inspecció d’estructuressubmergides. D’aquí que el principal objectiu del present objecte sigui la reconstrucció3D d’objectes complexes, com podria ser el cas d’una xemeneia hidrotermal, ecosistemade força interès per científics de tot el món.Deixant de costat la utilitat pràctica on es podria aplicar el projecte, enscentrarem en les diferents etapes necessàries per tal de poder realitzar unareconstrucció 3D.1. En primer lloc és necessari disposar d’un setup que permeti l’adquisició dedades (en el nostre cas imatges) que permetin ser processades.2. Tot seguit caldrà realitzar un pre-processament on es tractaran les dades pera ser processades.3. Per finalitzar es processaran les dades i s’obtindrà la reconstrucció 3D.Aquests són els tres passos que s’acostumen a realitzar en una reconstrucció 3D.No obstant, en el present projecte s’afegeix la implementació d’un sistema trinocularenlloc de fer ús de l’habitual sistema estèreo.Construcció del setup i adquisició de dadesEl setup que finalment s’ha implementat (Figura 1.1) incorpora tres càmeresencarregades del procés d’adquisició de dades. De manera sincronitzada adquireixen unaimatge (cadascuna d’elles per separat) en un mateix instant de temps a mida que ell’estructura es desplaça al voltant de l’objecte a reconstruir.1 http://vicorob.udg.es2 http://eia.udg.es- II -


Figura 1.1. Setup implementat per al desenvolupament del projecte.Aquesta adquisició (Figura 1.2) es du a terme mitjançant una petita aplicaciódesenvolupada en el llenguatge de programació C i fent ús de les llibreries gràfiques MIL(Matrox Imagin Lib).Càmera TOPCàmera LEFTCàmera BASEFigura 1.2. Exemple d’adquisició d’una vista.- III -


Pre-processament de les dadesEl pre-processament de les dades consisteix en eliminar la distorsió radial itangencial produïda per l’òptica de les càmeres i realitzar un procés de rectificació de lesimatges left i top en funció de la imatge base (considerada màster).Per poder dur a terme aquest pas, és necessària una prèvia calibració delsistema. Aquesta calibració ens permetrà obtenir els paràmetres intrínsecs de lescàmeres i els paràmetres extrínsecs del sistema.Tot aquest procés s’ha automatitzat fent ús de LUTs que permeten accelerarconsiderablement el temps computacional referent als càlculs a realitzar. La sortidaobtinguda en aquest pre-processament es correspon amb la figura 1.3:Figura 1.3. Imatges pre-processades, sense distorsió tangencial ni radial i rectificadesOn podem observar com la característica seleccionada en la imatge base técorrespondències al llarg de la línia epipolar horitzontal (imatge left), i al llarg de la líniaepipolar vertical (imatge top), tal i com s’esperava.- IV -


Processament de les dadesUna vegada pre-processades les imatges ens queda realitzar un procés dedetecció de característiques seguit d’un procés de cerca de correspondències. Aquest ésel punt clau del projecte tot i que no és viable si les imatges no s’han pre-processat demanera adient.El procés de detecció de característiques detecta tots els píxels de la imatge baseque, en certa manera, mostren informació de l’objecte a reconstruir. Una vegadaseleccionats, es cercarà al llarg de la línea epipolar de la imatge left el píxel que tinguiun valor de correlació més alt (amb un valor igual o superior a un llindar entrat perl’usuari). Una vegada cercada la correspondència, es validarà a partir de la imatge top (apartir de les matrius fonamentals es projecten les rectes epipolars de la característica ide la correspondència sobre la imatge top, on la intersecció d’ambdues donarà laprojecció en la imatge top) tal i com es mostra en la figura 1.4. Si tots els valors decorrelació superen el llindar es validarà la correspondència.• Característica:• Correspondència:• Regió potencial de la línia epipolar:• Projecció de la línia epipolar que escorrespon amb la característica:• Projecció de la línia epipolar que escorrespon amb la correspondència:• Intersecció de les línies epipolarsprojectades en la imatge top:Figura 1.4. Exemple gràfic de l’execució de la detecció d’una característica ila validació de la seva correspondència.- V -


El resultat obtingut en el processament de les imatges és una llista on es trobendesades les parelles de píxels x , y ) (corresponents a les característiques de la imatge(B Bbase) i les parelles de píxels x , y ) (corresponents a les correspondències de la imatge(L Lleft). A més a més, també hi trobem el valor RGB que indica el color del punt.Reconstrucció 3DUna vegada processades les imatges, resta calcular un sistema d’equacions ques’obté a través de la interpretació de la següent figura:MCorrespondènciaβ uα vCaracterísticaC +αv=BM Bp Lp BC + βu=LM LM + γ w =LM BC LC BFigura 1.5. Esquema de la generació del 3D.Una vegada obtinguts els punts 3D, caldrà realitzar un procés d’alineació de totsels núvols de punts pertanyents a totes les vistes adquirides i per finalitzar es realitzaràun procés d’integració que minimitzarà els punts 3D solapats i el soroll.El resultat que s’obté de tot el procés és el següent:Figura 1.6. Visualitzacions de la reconstrucció 3D de la roca volcànica fent ús de 18 vistes.- VI -

More magazines by this user
Similar magazines