BazTech - Yadda

1

Visual defect detection methods overview

Kraszewski Tomasz, Piwowar Anna, Frączek Renata, Świszcz Piotr, Bis Łukasz

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 11

269--272

EN

The article is a part of research related to developing a line which automatically identifies defects of workpieces together with technology of their elimination with the aid of stream abrasive treatment at automated stations in industrial conditions. The article presents an overview of visual defect detection methods, including systems based on vision sensors, laser systems, including structured light systems, photogrammetry, and thermal imaging systems. The described methods have been supplemented with examples of tests and experiments involving selected devices.

PL

Artykuł stanowi część prac związanych z opracowaniem linii do automatycznej identyfikacji wad na elementach obrabianych z opracowaniem technologii ich usuwania strumieniową obróbką ścierną na stanowiskach zrobotyzowanych w warunkach przemysłowych. W artykule dokonano przeglądu metod wizyjnej detekcji wad obejmujące układy budowane w oparciu o czujniki wizyjne, systemy laserowe, w tym systemy światła strukturalnego. Opisane metody detekcji wizyjnej uzupełniono przykładami testów i doświadczeń z wykorzystaniem wybranych urządzeń.

2

Review on the structured light properties : rotational features and singularities

Angelsky Oleg V., Bekshaev Aleksandr Ya., Mokhun Igor I., Vasnetsov Mikhail V., Zenkova Claudia Yu., Hanson Steen G., Zheng Jun

Opto-Electronics Review

|

2022

|

Vol. 30, No. 2

art. no. e140860

EN

The review exposes basic concepts and manifestations of the singular and structured light fields. The presentation is based on deep intrinsic relations between the singularities and the rotational phenomena in light; it involves essentially the dynamical aspects of light fields and their interactions with matter. Due to their topological nature, the singularities of each separate parameter (phase, polarization, energy flow, etc.) form coherent interrelated systems (singular networks), and the meaningful interconnections between the different singular networks are analysed. The main features of singular-light structures are introduced via generic examples of the optical vortex and circular vortex beams. The review describes approaches for generation and diagnostics of different singular networks and underlines the role of singularities in formation of optical field structures. The mechanical action of structured light fields on material objects is discussed on the base of the spin-orbital (canonical) decomposition of electromagnetic momentum, expressing the special roles of the spin (polarization) and spatial degrees of freedom. Experimental demonstrations spectacularly characterize the topological nature and the immanent rotational features of the light-field singularities. The review is based on the results obtained by its authors with a special attention to relevant works of other researchers.

3

Unmanned aerial vehicles supporting imagery intelligence using the structured light technology

Ułanowicz Leszek, Sabak Ryszard

Archives of Transport

|

2021

|

Vol. 58, iss. 2

35--45

EN

One of the possible tasks for unmanned aerial vehicles (UAVs) is field capturing of object images. The field capturing of object images (scenes) is possible owing to the UAV equipped with photographic cameras, TV cameras, infrared cameras or synthetic aperture radars (SAR). The result of the recognition is a metric mapping of space, i.e. 2D flat images. In order to increase the quality of image recognition, it is necessary to search for and develop stereoscopic visualization with the possibility of its mobile use. A pioneering approach presented in the research paper is using a UAV with an imagery intelligence system based on structured light technology for air reconnaissance of object over a selected area or in a given direction in the field. The outcome of imagery intelligence is a three-dimensional (3D imaging) information on the geometry of an observed scene. The visualization with a stereoscopic interface proposed in the work allows for a natural perception of the depth of the scene and mutual spatial relationships, as well as seeing which objects are closer and which are further. The essence of the article is to present the application of three-dimensional vision measurement technology on UAVs. The paper presents an analysis of the possibilities of using UAVs for image recognition and a method of image recognition based on the technology of structural lighting using the method of projection of Gray’a fringes and codes. The designed image recognition system based on the structural lighting technology is described. It also discusses task modules forming a measuring head, i.e., projection, detection and calculation modules, and the exchange of control or measurement data between imaging system components. It presents the results of tests on the possibility of rapidly acquiring images using a UAV. The test results and the analyses indicate that using a UAV with an imaging technology based on structural light can contribute to improving the abilities to detect, identify, locate and monitor objects at close range, within a selected direction outdoors or indoors.

4

Robust geometric, phase and colour structured light projection system calibration

Szelag K., Maczkowski G., Gierwialo R., Gebarska A., Sitnik R.

Opto-Electronics Review

|

2017

|

Vol. 25, No. 4

326--336

EN

This paper introduces a new comprehensive procedure for both geometric and colour calibration of structured light system. In order to perform both geometric and colour calibration procedure, a new calibration artifact is proposed. The intrinsic and extrinsic parameters of projector and camera are estimated by using an extended pinhole camera model with a tangential and radial distortion. Camera image plane coordinates are obtained by extracting features from images of a calibration artifact. Projector image plane coordinates are calculated on the basis of continuous phase maps obtained from a fringe pattern phase reconstruction procedure. In order to stereo calibrate camera-projector system, pairs of corresponding image plane points are calculated with subpixel accuracy. In addition, one of three pattern views is used in colour calibration. RGB values of a colour field pattern detected by camera and their reference values are compared. This comparison leads to derivation of a colour transformation matrix. The performance of the proposed method is tested by measuring plane, sphere and distance reference. Also 360 degrees complex object 3D model from a set of measurements is obtained. Residual mean errors for all tests performed are calculated.

5

Estimation of the Inter-Yarn Channel Inlet Diameter in Textile Materials Using Structured Light 3D Micro-Scanning

Strąkowska M., Więcek P., Polipowski M., Więcek B.

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2016

|

Vol. 24, no. 6 (120)

88--93

EN

In this paper, a novel method of estimation of the diameter of inter-yarn channel inlets in textile materials, in particular fabrics, is described. This method is based on 3D micro-scanning with structured light. After 3D reconstruction of the fabric surface, one uses the so called “cutting” plane perpendicular to the fabric to get the cross-sections and measure the diameters of the channel inlets. The mean value of the diameters measured estimates the size of the channel inlets. A standard 3D scanner for dental applications was applied for the research. As an important result, we present the correlation of the diameters and other parameters of the fabrics chosen with the air permeability.

PL

W artykule przedstawiono nową metodę oceny średnic kanałów międzynitkowych w materiałach tekstylnych, w szczególności w tkaninach. W metodzie tej zastosowano trójwymiarowe skanowanie obiektu przy użyciu światła strukturalnego. Po rekonstrukcji trójwymiarowej powierzchni tkaniny, przeprowadza się analizę danych polegającą na „przecięciu” powierzchni tkaniny płaszczyzną prostopadłą do niej w różnych miejscach. Otrzymane przekroje umożliwiają estymację średnic wlotów do kanałów międzynitkowych. W celu wyznaczenia wartości średnic wlotów do kanałów międzynitkowych stosuje się funkcję aproksymującą w postaci wielomianu niskiego rzędu. W badaniach zastosowano typowy skaner dentystyczny. Ważnym wynikiem przeprowadzonych badań jest korelacja średnic kanałów międzynitkowych z przepuszczalnością powietrza wybranych tkanin.

6

Trójwymiarowa dokumentacja konstrukcji dla potrzeb efektywnego zarządzania procesem produkcji i eksploatacji pojazdów

Wrona M., Piotrowska W.

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2016

|

R. 17, nr 6

1822--1826

PL

Niniejszy artykuł opisuje wykorzystanie techniki światła strukturalnego w procesie odtwarzania i produkcji elementów konstrukcyjnych pojazdów mechanicznych. Główną zaletą tej techniki jest możliwość uzyskania bardzo dużej rozdzielczości przestrzennej, co umożliwia szybkie modelowanie elementu. Opisano proces cyfrowej inwentaryzacji geometrycznej z wykorzystaniem trójwymiarowej kamery video uwzględniając czas skanowania oraz opracowania danych. W celu weryfikacji dokładności wykorzystywanego narzędzia opracowano tablicę testową do porównania z wartościami referencyjnymi. Pozytywny wynik testu pozwolił na testowe wykorzystanie techniki światła strukturalnego w procesie inżynierii odwrotnej w zakresie cyfrowego modelowania elementów konstrukcji pojazdów. Uzyskane wyniki mogą być przetwarzane na potrzeby prototypowania znacząco skracając czas projektowania i wytworzenia elementów konstrukcji pojazdów mechanicznych.

EN

This article describes the use of structured light techniques in the production process and production of structural components of vehicles. The main advantage of this technique is possibility of very high a spatial resolution allowing fast modeling element. Describes the process of digital geometric inventory using a three-dimensional video camera including the time scanning and processing data. In order to verify the accuracy of used tools developed test chart for comparison with the reference values. A positive test allowed for testing the use of structured light technique in the process of reverse engineering in the field of digital modeling construction elements of vehicles. The results can be processed for the purpose prototyping significantly shortening design and manufacturing of structural elements of motor vehicles.

7

Akwizycja obrazów RGB-D: metody

Stefańczyk M., Kornuta T.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2014

|

R. 18, nr 1

82--90

PL

Dwuczęściowy artykuł poświęcono czujnikom umożliwiającym akwizycję chmur punktów oraz map głębi. W poniższej, pierwszej części uwagę skupiono na trzech głównych metodach pomiarowych: stereowizji, świetle strukturalnym oraz pomiarze czasu lotu wiązki jako tych, które są najpowszechniej stosowane w robotyce. Poza zasadą działania każdej z metod przeanalizowano także ich właściwości, złożoność obliczeniową oraz potencjalne zastosowania.

EN

The two-part article is devoted to sensors enabling the acquisition of depth information from the environment. The following, first part concentrates on three main methods of depth measurement: stereovision, structured light and time of flight (ToF). Along with the principle of operation of each of the method we also deliberate on their properties, analyse the complexity of required computations and present potential applications.

8

Niskobudżetowe metody skanowania 3D w tworzeniu wirtualnych ekspozycji muzealnych

Kęsik J., Montusiewicz J., Żyła K.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 8

664--667

PL

W artykule przedstawiono propozycje zastosowania niskobudżetowych metod skanowania 3D do generowania wirtualnych ekspozycji muzealnych. Ekspozycja obejmuje modele eksponatów umieszczone w wizualizacji 3D ich naturalnego otoczenia. Wykorzystano metody bazujące na świetle strukturalnym (nie laserowe), bazujące na łatwo dostępnych sensorach (Microsoft Kinect, projektor kamera cyfrowa) i gotowych rozwiązaniach programistycznych. Metody dobrano pod kątem niskiego skomplikowania procedury skanowania oraz przydatności do realizowania przewidywanych zadań skanowania. Możliwość uzyskania zadowalającego wizualnie rezultatu została sprawdzona eksperymentalnie i oceniona pod kątem możliwości samodzielnego wykorzystania przez placówki muzealne.

EN

The paper presents proposals for the use of low cost 3D scanning methods to generate virtual museum exhibitions. The exhibition includes models of exhibits placed in the 3D visualization of their natural environment. For the 3D scanning, methods based on structured light (not laser) were used, utilizing easy available sensors (Microsoft Kinect, projector, digital camera) and ready programming solutions. Two main scanning tasks were proposed: scanning of the exhibition environment and scanning of the exhibits themselves. For the first task there was chosen a method 1 which allowed for quick scanning of vast regions by utilization of Microsoft Kinect (Fig. 1.). For the second task there was selected a slower and more accurate method 2, utilizing a standard camera and projector with the aid of dedicated software David Laserscanner (Fig. 2.). The methods were chosen with regard to low complexity of the scanning procedure and the suitability to carry out the expected tasks of scanning (Fig. 3.). The possibility of obtaining a satisfactory result was experimentally verified (Fig. 4.) and evaluated in terms of the possibility of independent use by museums.

9

Inżynieria rekonstrukcyjna w modelowaniu wyrobów medycznych

Karbowski K., Banach M., Czepko R, Masłowski P., Sujka W.

Mechanik

|

2014

|

R. 87 nr 5-6

472--473

PL

Opisano zastosowanie metod inżynierii rekonstrukcyjnej (reverse engineering) w medycynie. Podano przykłady analizy obrazów uzyskanych metodami tomografii komputerowej oraz digitalizacji obiektów skanerem światła strukturalnego, wykonanych w celu zaprojektowania i przygotowania protezy rozległego ubytku kości czaszki.

EN

The article describes application of reverse engineering techniques in medicine. The analysis of computed tomography images and 3-dimensional structured light scanning for preparing of the large skull bone’s prosthesis are presented.

10

Unique problems of a structured-light 3D scanner during scanning of various wood species

Mitas P., Górski J., Wilkowski J., Czarniak P., Podziewski P.

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

|

2014

|

No. 88

147--150

EN

The article describes the principles of operation and unique problems that might occur during scanning of samples of various wood species with a structured-light 3D scanner. The article describes (according with literature) where structured-light 3D scanners are classified in the general 3D scanning devices taxonomy. Additionally, the article shows how to solve certain problems that might appear during scanning of certain types of wood species.

11

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

Podlasiak P.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2012

|

Vol. 24

289--300

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.

12

Terrain map building for a walking robot equipped with an active 2D range sensor

Łabęcki P., Rosiński D., Skrzypczyński P.

Journal of Automation Mobile Robotics and Intelligent Systems

|

2011

|

Vol. 5, No. 3

67-78

EN

This paper deals with problems of rough terrain perception and mapping for walking robots equipped with inexpensive optical range sensors providing 2D data only. Two different sensing modalities are considered: the structured light sensor, and the Hokuyo URG-04LX laser scanner. Measurement uncertainty in both sensors is taken into account, and different geometric configurations of these sensors on the walking robot are analysed, yielding the configurations that are best for the task of terrain perception. Then, application of the acquired range data in local terrain mapping is presented. The mapping algorithm as well as novel methods for removing map artifacts that result from qualitative errors in range measurements are detailed. Experimental results are provided.

13

Inspekcja parametrów geometrycznych obiektów trójwymiarowych przy zastosowaniu techniki projekcji linii laserowej

Małkiński W., Miszkurka Ł., Zając J., Karliński M., Chodorowicz H.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2007

|

Vol. 48, nr 8

77-83

PL

Opisane w artykule stanowisko badawcze umożliwia przeprowadzenie zautomatyzowanej inspekcji optycznej obiektów trójwymiarowych przy wykorzystaniu techniki projekcji linii laserowej. Jednym z ważniejszych problemów, występujących w systemach wizyjnych tej klasy jest właściwa separacja treści obrazu (widoku zdeformowanej linii laserowej) od części obrazu stanowiącej tło. Zaprezentowano metodę polepszenie jakości akwizycji obrazu przy zastosowaniu filtru optycznego wąskoprzepustowego oraz zagadnienie rekonstrukcji obrazu 3D na podstawie obrazów zeskanowanych linii. Przedstawiono także zagadnienia związane z kalibracją 3D. Opisano dwa przykłady aplikacji inspekcji 3D: aplikację do oceny jakości wybranych powierzchni detali oraz aplikację do identyfikacji położenia częściowo przesłoniętych detali.

EN

The research stand described in the paper provides automated optical inspection of three dimensional products using laser line projection technique. One of the most important problem in such class of inspection systems is appropriate isolation of the projected line image from the background image. The methods of improving the isolation as well as the 3D reconstruction of the scanned object are described in the paper. The 3D calibration methods are also considered. Two examples of applications of 3D inspection are described: the surface quality inspection and the identification of the position of partially covered objects in a group.

14

Ocena topografii powierzchni arkuszy ściernych z wykorzystaniem światła strukturalnego i komputerowej analizy obrazu

Kapłonek W.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2006

|

R. 52, nr 5

38-40

PL

W pracy przeanalizowano możliwość wykorzystania jednej z metod światła strukturalnego do oceny topografii powierzchni arkuszy ściernych. Przedstawiono krótki opis sposobu tworzenia wzorów optycznych, z wykorzystaniem światła laserowego za pomocą, którego oświetlano badane powierzchnie. Zamieszczono także wyniki badań doświadczalnych prowadzonych z zastosowaniem oprogramowania do analizy obrazu Image-Pro Plus i ImageJ. W badaniach tych porównywano zarejestrowane obrazy powierzchni arkuszy ściernych wyznaczając parametry fotometryczne i geometryczne.

EN

In the paper one of structured light method for evaluation of surface topography of abrasive sheets is described. This method is based on projection onto the measured surface light pattern and analysing a degree of defects. These defects can give more information about condition of measured surface. Brief description of method for creating patterns with using source of laser light is presented. The results of experimental investigations leaded with image analysis software Image-Pro Plus and ImageJ was presented also. In this investigations were com-pared images from abrasive sheets marking photometric and geometrical parameters.

15

Structured light 3D free form recovering with sub-pixel precision

Ababsa F., Roussel D., Mallem M.

Machine Graphics and Vision

|

2003

|

Vol. 12, No. 4

453-476

EN

This paper deals with the 3D Free form object pose recovering problem that is present in several industrial applications, such as online quality control in production as well as image systems for assembly/welding, augmented reality and robotics. The method presented here uses a structured light based vision system to reconstruct several accurate local 3D patches of the objects. A robust sub-pixel method for image features detection has been developed in order to increase 3D reconstruction accuracy. The curvature method is then used to compute a geometric invariant "footprint" to discriminate reconstructed patches, which allows to match them with the object's model. Pose recovering is performed by using the prediction-verification hypotheses paradigm. Some experimental results are given to show the efficiency of the proposed solution when applied to a complex free form object.