Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Procedury rekonstrukcji scen trójwymiarowych ze stereoskopii

Rzeszotarski D.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

977--980

PL

W niniejszym artykule przedstawiono nową procedurę rekonstrukcji scen trójwymiarowych na podstawie pary współrzędnych obrazowych obserwowanych punktów. Zaproponowaną procedurę odniesiono do istniejących rozwiązań. Przeprowadzono również analizę wpływu parametrów orientacji wzajemnej między kolejnymi położeniami kamery na dokładność rekonstrukcji. Zaprezentowano wyniki rekonstrukcji syntetycznych punktów uzyskanych przy pomocy opracowanej aplikacji modelującej ruch kamery.

EN

In this paper a new procedure for reconstruction of 3D scenes is presented. It is an extension of the method presented in [6], in which 3D reconstruction is performed by means of a 4×4 re-projection matrix on a pair of rectified stereo images. Here the 4×4 re-projection matrix is extended to general motion between two cameras or one moving camera constituting a stereoscopic set. First, the proposed reconstruction algorithm from the stereoscopic set of images is explained in detail. Two different approaches are compared: two cameras approach against a single moving camera case (Fig. 1). Next 4×4 re-projection matrix is derived for the general motion case. In Section 3 there is presented a method for evaluating the influence of camera motion parameters on the value of a 3D coordinate depth component of the reconstructed points by means of an extended reprojection matrix. Section 4 contains the results obtained by means of a special application designed for modeling motion of the camera and projection of test points used for evaluating the presented method (Fig. 2). In Fig. 3 there are defined the motion parameters used for evaluating the relation between the camera motion and the depth component estimation. Plots in Figs. 4, 5 show a dependence of the depth component value and its derivative, respectively, on the angle between x and z components of the translation vector for different camera frame rotation angles. Plots in Figs. 6, 7 present a dependence of the depth component value and its derivative, respectively, on the horizontal disparity for different camera frame rotation angle. The obtained results show that introducing rotation between cameras in a stereoscopic set can enhance the depth evaluation. The extended reprojection matrix includes, in a closed form, all necessary parameters for 3D scenes reconstruction.

2

Kalibracja wizyjnego systemu pozycjonowania przedmiotu obrabianego na obrabiarce CNC

Domek S., Pajor M., Grudziński M., Okarma K., Dworak P.

Modelowanie Inżynierskie

|

2013

|

T. 15, nr 46

21--27

PL

W pracy przedstawiono dedykowany układ pomiarowy do skanowania geometrii przedmiotu obrabianego na obrabiarce CNC, wymagający jednak precyzyjnego zorientowania skanera 3D względem maszynowego układu odniesienia obrabiarki CNC. Przedstawiono techniki kalibracji z użyciem wielobarwnych tablic kalibracyjnych i świateł strukturalnych, jak też stosowane w kalibracji i skanowaniu metody geometryczne oraz techniki tworzenia obrazów do kalibracji z tzw. kamery wirtualnej. Ponadto przedstawiono wpływ nieliniowej charakterystyki wyświetlania projektora i sposoby jej kompensacji.

EN

In the paper a dedicated measurement system for the 3D geometry scanning of the workpieces on the CNC machine tools is presented, which requires a precise knowledge about its relative position and orientation according to the reference coordinate system of the CNC machine tool. We present the calibration methods based on the colour calibration patterns and structural light as well as some geometrical methods usedfor the calibration and scanning. Moreover, some methods applied for the synthesis of images from virtual cameras are discussed as well as the influence of the nonlinear characteristics of the light projectors and methods of its compensation.

3

Kalibracja systemów stereowizyjnych przy użyciu odpornej metody podwójnej płaszczyzny

Rotter P., Byrski W., Dajda M.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2011

|

R. 15, nr 12

121-126

PL

W metodzie podwójnej płaszczyzny (ang. double plane) zależność między współrzędnymi obrazowymi a współrzędnymi w przestrzeni trójwymiarowej jest obliczana na podstawie czterech przekształceń płaszczyzny na płaszczyznę (dwie kamery i dwie płaszczyzny kalibracyjne). Metoda jest intuicyjna i łatwa w implementacji, lecz ma poważną wadę w postaci złego uwarunkowania zadania dla pewnych obszarów przestrzeni. W artykule proponujemy odporną metodę kalibracji, która wykorzystuje dodatkowo trzecią płaszczyznę kalibracyjną. Jest to płaszczyzna wirtualna, która nie jest fizycznie elementem wzorca, ale jest zdefiniowana przez odpowiednio rozmieszczone punkty kalibracyjne na dwóch płaszczyznach podstawowych. Proponowany algorytm wykorzystuje liniową kombinację trzech par płaszczyzn: dla par płaszczyzn, które mogą generować błędy numeryczne przypisywana jest niska waga, minimalizująca ich wpływ na wynik końcowy. Eksperymenty wykazały dużą dokładność i wiarygodność proponowanej metody w stosunku do podstawowej wersji algorytmu: błąd średniokwadratowy i błąd maksymalny zostały zredukowane odpowiednio 4- i 20-krotnie.

EN

In double-plane method for stereovision system calibration the correspondence between screen coordinates and location in 3D space is calculated based on four plane-to-plane transformations: there are two planes of the calibration pattern and two cameras. The method is intuitive and easy to implement but the main disadvantage is ill-conditioning for some spatial locations. In this paper we proposed a robust method which exploits the third plane which physically does not belong to the calibration pattern but can be calculated from the set of reference points. Our algorithm uses combination of three calibration planes with weights which depend on screen coordinates of the point of interest: a pair of planes which could cause numerical errors receives small weight and has practically no inl uence on the i nal results. We analysed errors and their distribution in 3D space for basic and improved algorithm. Experiments demonstrate high accuracy and reliability of our method comparing to the basic version: mean square error and maximum error are reduced 4 times and 20 times respectively.

4

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

Rzeszotarski D.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 10

1138-1141

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).

5

Calibration of digital SLR Nikon D3X for the use in digital photogrammetry projects

Kraszewski B.

Geoinformation Issues

|

2011

|

Vol. 3, no. 1(3)

51-60

EN

Results of research on calibration of high-resolution digital camera Nikon D3X have been presented. CMOS matrix stability in recording process of digital images, calculation of principle distance as well as principal point, radial distortion and tangential distortion were determined. The interior orientation parameters determined during calibration in test project were examined. All test images were obtained using three replaceable Nikkor lens of 24, 35 and 50 mm focal length. The calibration process was executed in Camera Calibration and Field Calibration modules of PhotoModeler software using convergent terrestrial images. It was also executed for single photo in DLT module of AeroSys software. For the determination of interior orientation parameters of digital camera for each lens the 2D and 3D test fields were used. Stability and repeatability of recorded digital images on CMOS matrix were examined on 25 control points which were evenly distributed on a white calibration table. Accuracy of pixel position on the image for 24 mm, 35 mm and 50 mm focal length was 0.06, 0.08 and 0.04 of image pixel, respectively. It was found that interior orientation parameters calculated using the PhotoModeler software for both calibration methods were correctly determined while when using the Aerosys software they were determined with lower accuracy. The very high accuracy of elaboration of a test photogrammetric project for each camera lens was obtained using interior orientation parameters calculated on the basis of convergent images and 3D field.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad kalibracją wysokorozdzielczej lustrzanki cyfrowej Nikon D3X. Badania obejmowały określenie stabilności rejestrowanych na matrycy obrazów cyfrowych, wyznaczenie odległości obrazowej, punktu głównego zdjęcia, dystorsji radialnej, dystorsji tangencjalnej oraz przetestowanie uzyskanych parametrów orientacji wewnętrznej kamery na projekcie testowym. Wszystkie etapy prac przeprowadzono wykorzystując trzy wymienne obiektywy Nikkor o ogniskowych 24, 35 i 50 mm. Proces kalibracji kamery wykonano z zastosowaniem zbieżnych zobrazowań naziemnych w oprogramowaniu PhotoModeler oraz pojedynczej sceny w module programu Aerosys. Do określenia elementów orientacji wewnętrznej aparatu z poszczególnymi obiektywami wykorzystano pole testowe płaskie oraz przestrzenne. Stabilność i powtarzalności rejestracji obrazów na matrycy sprawdzono na 25 rozmieszczonych równomiernie punktach. Uzyskane wyniki to przeciętnie: dla ogniskowej 24 mm - 0.06 piksela, 35 mm - 0.08 piksela, 50 mm - 0.04 piksela. Kalibrację wykonano wykorzystując moduły Camera Calibration i Field Calibration oprogramowania PhotoModeler oraz moduł DLT programu Aerosys. Najdokładniej dla wszystkich obiektywów opracowano przykładowy projekt fotogrametryczny, stosując elementy orientacji wewnętrznej testowanej lustrzanki, wyznaczone na podstawie zdjęć zbieżnych testu trójwymiarowego.

6

Mobile system for the estimation of internal parameters of distributed cameras

Mazurek P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 11

1356-1358

EN

Estimation of internal parameters of a camera is a very important task for photo- and videogrammetric applications. This operation is time-consuming for multiple cameras. The method based on the mobile backlight illuminated calibration board is proposed. Wireless link for the calibration result transmission with the pattern features detection results is applied in the system. The OpenCV library for calibration process and libdc library for real-time image acquisition are applied.

PL

Estymacja parametrów wewnętrznych kamer jest ważnym zadaniem fotogrametrii i wideogrametrii. Wykonanie kalibracji kamer dla wielu kamer jest zadaniem długotrwałym, dlatego tez w artykule zaproponowano system do wspomagania tego procesu. W miejsce pasywnego wzorca kalibracyjnego lub monitora LCD wykorzystano podświetlany panel wraz z transparentnym wzorcem, a obraz z kamery jest rejestrowany z wykorzystaniem systemu Linux dla kamer IIDC (biblioteka libdc) i przetwarzany przez oprogramowanie do kalibracji w czasie rzeczywistym w oparciu o bibliotekę OpenCV. Obraz wzorca informujący zarazem o jakości kalibracji jest przesyłany za pomocą łączą bezprzewodowego Bluetooth do mobilnego systemu wizualizacji wykorzystującego procesor sygnałowy. Zadaniem procesora sygnałowego jest synteza i generacja obrazu analogowego na podstawie danych z procesu kalibracji dla monitora podglądowego LCD zainstalowanego na kamizelce operatora. Do syntezy wykorzystano wielowyjściowy układ transmisji szeregowej synchronicznej pracujący w trybie Network Mode TDM. Wykorzystując większą ilość kanałów modułu ESSI możliwa jest programowo-sprzętowa generacja obrazu w kilku odcieniach szarości lub kolorach. Zaproponowane rozwiązanie nie wymaga konieczności dostępu do monitora komputera, do którego podłączona jest kamera. W artykule porównano także wpływ warunków oświetlenia pomieszczenia na oświetlenie wzorca kalibracji w wariancie pasywnym i z wykorzystaniem podświetlenia.

7

Poprawa kontrastu termicznego na potrzeby kalibracji kamer dla termicznej stereowizji

Moderhak M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 11

935-937

PL

Praca przybliża sposób na poprawę kontrastu oraz dokładności kalibracji kamer na potrzeby termicznej stereoskopii. Stereoskopia termiczna oraz synteza trójwymiarowych termogramów nadal napotykają problemy techniczne, które w przypadku zwykłej stereoskopii zostały rozwiązane. Jednym z tych problemów jest dokładna kalibracja układu kamer. Omówiono prosty sposób na poprawę kontrastu w trakcie rejestracji sekwencji obrazów wzorca kalibracyjnego. Pozwala to na dokładniejszą kalibrację systemu 3D złożonego z pary kamer termicznych.

EN

This paper describes a method of thermal contrast enhancement in 3D thermal stereo calibration. Thermal stereoscopy still encounters technical problems that have already been solved in visual stereo-scopy. One of them is the accuracy of camera set calibration data which is one of the most important in the whole process of 3D image synthesis. There are many solutions to this problem but none of them is efficient nor easy to perform. Many of them due to the poor thermal image contrast are inaccurate. There is proposed slight modification of RGB camera calibration procedure which allows calibrating IR cameras using common software (CalibrationToolbox for Matlab) and typical calibration patterns (checker board grid) with increased thermal contrast. A short introduction to the stereo calibration procedure is given in the paper. The calibration pattern is described and quantitative and qualitative comparison between the optical and thermal calibration is performed. The method of contrast enhancement and the analysis of thermal calibration results are presented. This method applied to thermal stereo pair calibration seems to provide better calibration accuracy and makes the procedure invulnerable to ambient IR radiation which can cause reflections disturbing the process.