Algorytmy kalibracji stereoskopowego układu kamer i rekonstrukcji sceny trójwymiarowej na podstawie obrazów termowizyjnych

• Autorzy: Rzeszotarski D.

Warianty tytułu

EN

Calibration methods for stereoscopic cameras used in 3D scene reconstruction

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy pojęcie trójwymiarowej rekonstrukcji sceny na podstawie obrazów termowizyjnych jest rozumiane, jako przypisanie każdemu punktowi obrazu termowizyjnego współrzędnych przestrzennych. Kalibracja układu kamery (lub kamer) jest ważnym elementem takiej rekonstrukcji. W artykule opisano algorytmy do kalibracji kamer pod kątem ich zastosowania do trójwymiarowej rekonstrukcji sceny termowizyjnej. Na tle istniejących rozwiązań w omawianej tematyce opisano podejście zaproponowane przez autora. Algorytmy napisano w języku C++ oraz poddano weryfikacji, której wyniki opisano w końcowej części pracy.

EN

In this paper reconstruction of 3D scene refers to assigning 3D coordinates to each pixel of a thermal image. Calibration of cameras is a crucial element of such a system. There is presented classification and review of camera calibration techniques in the paper. The first perspective model of a single camera is given (Fig. 1) and the basics regarding 3D reconstruction by means of a stereoscopic set of cameras are provided (Fig. 2). Classification of 3D scene reconstruction techniques according to calibration algorithms is summed up in Tab. 1. The calibration algorithm of a single camera by means of a special board is described in Section 5. Next, the more detailed description of the algorithms providing extrinsic parameters i.e. the rotation matrix and translation vector between two cameras or two different positions of the same camera is given. Finally, a robust calibration technique proposed by the author is outlined. The stereovision set integrated with a thermal camera used as a test bed for the implemented calibration algorithms is shown in Fig. 4. The obtained results of calibration and reconstruction are presented in Tabs. 3 and 4. The reconstructed object is shown in Fig. 5. According to Tab. 4, the best reconstruction results are obtained by means of a stereovision set consisting of two visual cameras calibrated by means of a classical calibration board (Fig. 3). In the case of a single moving thermographic camera calibrated by means of the method proposed by the author, the obtained recon-struction results are worse; the reconstruction error is about 5 mm, while the distances between the reconstructed points are 300mm (Fig. 5).

Słowa kluczowe

PL

stereowizja; kalibracja kamer; trójwymiarowa rekonstrukcja; obrazy termowizyjne

EN

stereovision; camera calibration; 3D reconstruction; thermal images

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 10
• Strony: 1138--1141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab., wzor

Twórcy

autor

Rzeszotarski D.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektroniki, ul. Wólczańska 211/215, 90-924 Łódź,

Bibliografia

• [1] Bradski G., Kaehler A.: Learning OpenCV, O’Reilly Media, 2008.
• [2] Rzeszotarski D., Strumiłło P., Pełczyński P., Więcek B., Lorenc A.: System obrazowania stereoskopowego sekwencji scen trójwymiarowych, Zeszyty Naukowe Elektronika, Zeszyt nr 10/ 2005, 2006, str. 165-181.
• [3] Cyganek B., Siebert J. P.: An introduction to 3D computer vision techniques and algorithms, John Wiley & Sons, Ltd, 2009.
• [4] Ma Y., Soatto S., Kosecka J., Sastry S.: An invitation to 3D vision, from images to models, Springer Verlag, 2003.
• [5] Fusiello A., Trucco E. and Verri A.: A compact algorithm for rectification of stereo pairs, Machine Vision and Applications 2002, vol. 12, pp. 16-22.
• [6] Prakash S., Lee Y., Robles-Kelly A.: Stereo techniques for 3D mapping of object surface temperatures, QIRT Journal. Volume 4 – No. 1/2007, pp. 63-84.
• [7] Rzeszotarski D., Więcek B.: Trójwymiarowa rekonstrukcja obrazów termowizyjnych z wykorzystaniem systemu stereowizyjnego, VII Konferencja Krajowa Termografia i termometria w podczerwieni 16-18 listopada 2006, str. 229-234.
• [8] Rzeszotarski D., Więcek B.: Thermal Images 3D reconstruction with use of stereovision system, 15th International Conference on Thermal Engineering and Thermogrammetry (THERMO), pp. 27-29 June 2007, Budapest.
• [9] Rzeszotarski D., Więcek B.: Calibration for 3D reconstruction of thermal images, QIRT 2008. 9th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography.
• [10] Stein R., Sawicki P., Więcek B.: Directional Emissivity Correction by Photogrammetric 3D Object Reconstruction, Proc. Quantitative Infrared Thermography, QIRT’98, Eurotherm Seminar No. 60, Łódź, Poland, Międzynarodowy Komitet Naukowy 7-10 września, 1999.