Sprawdzenie możliwości wykorzystania kontrolera Kinect jako skanera 3D do rejestracji kolorowych chmur punktów

• Autorzy: Podlasiak P.

Warianty tytułu

EN

Checking the possibilities of Kinect controller as a scanner for registration of color 3D point clouds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kontroler Kinect jest czujnikiem ruchu będącym urządzeniem wejściowym do konsoli gier XBOX (Microsoft®) pozwalającym na sterowane za pomocą gestów i poleceń słownych. Konstrukcja urządzenia zawiera dwie kamery (RGBi IR) oraz laserowy projektor podczerwieni. Procesor zawarty w urządzeniu na podstawie obrazu z kamery IR wyznacza „mapę głębokości” (640 x 480) w zakresie od 0.8 m do 5 m w czasie rzeczywistym (30 Hz). Niska cena urządzenia w porównaniu do jego możliwości sugeruje zastosowanie go jako odpowiednik skanerów laserowych 3D bliskiego zasięgu. W pracy przedstawiono szereg zagadnień związanych z pobieraniem informacji z urządzenia do komputera PC, generowaniem chmury punktów i jej kolorowaniem tzn. łączeniem obrazu z kamer RGB i IR. W czasie praktycznych prób okazało się, że format informacji jest nietypowy a dane dostarczane są ze zmienną dokładnością zależną od odległości od urządzenia. Konieczne stało się opracowanie własnych metod kalibracji sensora „głębokości” uwzględniających specyfikę działania urządzenia i cechy otrzymywanej chmury punktów. Istotnym problemem w kalibracji był brak możliwości wykonywania jej metodą klasyczną na „punktach” terenowych, które nie ulegały odwzorowaniu na mapie głębokości. Szereg problemów należało rozwiązać przy łączeniu obrazu „głębokościowego” z widzialnym ze względu na różne rozmieszczenie, rozdzielczość i pole widzenia obu kamer. W drugiej części pracy przedstawione zostanie metoda kalibracji i jej wyniki dla konkretnego egzemplarza czujnika Kinect oraz uzyskane dokładności. W celu sprawdzenia „jakości” uzyskanej chmury punktów przeprowadzono także porównanie wyników skaningu uzyskanych innymi bardziej profesjonalnymi urządzeniami. Uzyskane wyniki pozwalają na oszacowanie dokładności pomiaru rzędu kilku mm przy jednocześnie dużej nieciągłości pomiarów - mapa głębokości zawiera tylko około tysiąca różnych wartości.

EN

The controller Kinect is a motion sensor which is an input device for the XBOX 360 game console (Microsoft ®) allows the controlled with gestures and verbal commands. Device has two cameras (RGB and IR) and IR laser projector. The processor included in the device based on IR camera image compute „depth map” (640 x 480) in the range from 0.8 m to 5 m in real time (30 Hz). The low price of the device compared to its features suggest its use as the equivalent of 3D laser scanners shipping. The paper presents a number of issues related to the collection of information from the device to a PC, point cloud generation and its coloring. During practical tests proved that the format is unusual information and data are provided with variable accuracy depending on the distance from the device. It became necessary to develop their own methods for sensor calibration „depth” specific to the operation and features of the obtained point cloud. A major problem in the calibration was not possible to exercise its classical way to „point” field, which may not yield a depth map projection. A number of problems had to be solved by combining depth image with visible due to the different distribution, resolution and field of view of both cameras. In the second part of the study will be presented calibration method and results for a specific copy of the Kinect sensor and the accuracy obtained. In order to check the „quality” of the resulting point cloud was carried out to compare the results of other more professional scanning methods. The obtained results allow us to estimate the accuracy of a few mm at the same time a large discontinuity measurements - depth map contains only about a thousand different values.

Słowa kluczowe

PL

skaning; światło strukturalne; kinect; chmura punktów; DTM

EN

scanning; structured light; Kinect; cloud points; DTM

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Geodetów Polskich
• Czasopismo: Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 24
• Strony: 289--300
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Podlasiak P.

• Politechnika Warszawska, Wydział GK, Zakład Fotogrametrii, Teledetekcji i SIP, tel. [phone]

Bibliografia

• 1. CloudCompare, 2012 http://www.danielgm.net/cc/
• 2. Kinect Pattern, 2012 http://azttm.wordpress.com/2011/04/03/kinect-pattern-uncovered/
• 3. Libusb, 2012 http://sourceforge.net/apps/trac/libusb-win32/wiki/
• 4. Microsoft, 2012 http://www.microsoft.com/en-us/kinectforwindows/
• 5. OpenCVa, 2012: http://opencv.willowgarage.com/wiki/
• 6. OpenCVb, 2012 http://docs.opencv.org/doc/tutorials/calib3d/camera_calibration/camera_calibration.html
• 7. OpenKinect, 2012 http:// http://openkinect.org
• 8. PrimeSense, 2012 http://www.primesense.com
• 9. ROS (RobotOperatingSystem), 2012: http://www.ros.org/wiki/kinect_node
• 10. Podlasiak P. Zawieska D., 2002: System automatycznej analizy prążków mory projekcyjnej, Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol. 12b, str. 376-387, Warszawa.
• 11. Podlasiak P. Zawieska D., 2003. Analiza czynników wpływających na dokładność pomiarów systemem mory projekcyjnej. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, Vol.13 B, s. 507-517.