Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Odwzorowanie kształtu obiektów trójwymiarowych z wykorzystaniem oświetlenia strukturalnego

100%

Sitnik R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2010

|

tom z. 231

3-117

PL

Współcześnie w wielu dziedzinach, takich jak nauka, technika, medycyna, multimedia czy ochrona dziedzictwa kulturowego, coraz bardziej istotne staje się odwzorowanie powierzchni obiektów trójwymiarowych. Urządzenia do odwzorowania kształtu tych obiektów charakteryzują się zróżnicowaną budową i parametrami technicznymi w zależności od dziedziny i konkretnego zastosowania. W pracy przedstawiono podsumowanie dorobku autora w zakresie opracowania zintegrowanego systemu pomiaru kształtu powierzchni obiektów trójwymiarowych wraz z towarzyszącym oprogramowaniem realizującym automatycznie pełne przetwarzanie wyników do postaci końcowej w wybranych zastosowaniach medycznych, przemysłowych, multimedialnych i związanych z dokumentacją dziedzictwa kulturowego. W szczególności zaproponowano koncepcję optomechatronicznego czujnika 3D/4D, który łączy w sobie możliwości pomiaru kształtu powierzchni zarówno obiektów statycznych, jak i zmiennych w czasie (ożywionych). Została opracowana nowa metoda kalibracji czujnika niewymagająca warunków laboratoryjnych oraz specjalizowanego sprzętu. Opracowana procedura kalibracji może być przeprowadzana przez niewykwalifikowanego użytkownika w terenie bez zmniejszenia wartości parametrów użytkowych, takich jak niepewność pomiaru. Zaproponowane algorytmy (z których najważniejsze to automatyczne łączenie danych kierunkowych, segmentacja chmury punktów na grupy reprezentujące prymitywy geometryczne, triangulacja chmury punktów i jej teksturowanie) pozwalają na automatyczną realizację przetwarzania w przyszłych możliwych implementacjach optomechatronicznego czujnika 3D/4D. W końcowej części pracy przedstawionych jest pięć specjalizowanych wersji optomechatronicznego czujnika 3D/4D realizujących : - analizę lejkowatości klatki piersiowej na podstawie pomiaru 3D obiektów ruchomych, do zastosowań w medycynie; - śledzenie widocznych struktur anatomicznych na powierzchni ciała człowieka na podstawie pomiaru 4D obiektów ruchomych, do zastosowań w medycynie; - przyspieszenie pomiaru wielkości geometrycznych w przemyśle maszynowym; - tworzenie modelu 3D do zastosowań multimedialnych; - tworzenie dokumentacji wieczystej na podstawie pomiaru 3D obiektów statycznych, do zastosowań w dokumentacji dziedzictwa kulturowego.

EN

Nowadays, imaging of three-dimensional surface of objects in many areas like science, technology, medicine, multimedia or cultural heritage is more and more important. Devices realizing shape measurement of such objects are characterized by diverse design structures and technical parameters depending on exploited area and specific application. This work describes scientific achievements of the author in the field of integrated 3D shape measurement system development together with accompanying software realizing automated data processing for the final form in selected medical, industrial, multimedia and digital heritage applications. In particular, the concept of the opto-mechatronic 3D/4D sensor was proposed and it consists of possibility of 3D shape measurement of static objects as well as those varying in time (living ones). A new sensor calibration method that requires no specialized equipment and non laboratory conditions has been developed. The developed calibration procedure can be executed by a not technically skilled user and out of laboratory without any decrease of value of system parameters like measurement uncertainty. The proposed algorithms (among them the most important ones are automated view integration, segmentation of cloud of points into groups representing basic shapes, cloud of points triangulation and its texturing) allow to realize automated data processing in possible future implementations of the opto-mechatronic 3D/4D sensor. In the last part of the work, five specialized versions of opto-mechatronic 3D/4D sensor are described. They realize: - analysis of funnel chest on the basis of 3D shape measurement of moving objects in medicine application, - tracking of anatomical landmarks visible on human body surface on the basis of 4D measurement of moving objects in medicine application, - speeding up of measurement of geometrical features in machining industry, - imaging of 3D model in multimedia applications, - creation of eternal documentation on the basis of 3D shape measurement of static objects in application of culture heritage documentation.

2

Multi-STFT for adaptive SCPS phase determination

100%

Sitnik R.

Opto-Electronics Review

|

2009

|

tom Vol. 17, No. 4

325-329

EN

This paper presents a fast and reliable approach for phase modulo 2π-calculation from a single fringe pattern. It calculates correct phase values even for very complex nd variable shape gradients based on a locally variable fringe period determined for the entire image. In the paper, a new two-step method for wrapped phase calculation is proposed. It is performed through the use of a method based on a multiple local fast Fourier transform for estimation of a local fringes period map and a 5-point spatial carrier phase shifting (SCPS) formula for phase modulo 2π-calculation. The described approach is verified by a correct demodulation of a real fringe pattern taken by a 3D-shape measurement system.

3

System automatycznego odwzorowania kształtu obiektów przestrzennych - 3DMADMAC

100%

Sitnik R.

Mechanik

|

2009

|

tom R. 82, nr 11

949-949

4

Optimized point cloud triangulation for 3D scanning systems

63%

Sitnik R. , Karaszewski M.

Machine Graphics and Vision

|

2008

|

tom Vol. 17, No. 4

349-371

EN

This article deals with a new Mesh3D algorithm used for triangulation of point clouds obtained from real 3D objects via optical scanning systems. The algorithm is characterized by a high level of automation. Triangle meshes obtained by using this algorithm are of a better quality than those created through the application of popular algorithms. Procedures used for areas with large shape gradients allow us to obtain a higher accuracy of a geometric object representation. It is also a very efficient method even when the procedure of point clouds smoothing is applied initially. The implementation of this kind of a complex mesh quality assessment system enables us to improve the smoothness and continuity of the mesh, which allows us to obtain more realistic and visually better reconstructions of objects.

5

Photonics virtual laboratory: concept and exemplary implementation

63%

Bączyk R. , Sitnik R.

|

tom Vol. 45, nr 8-9

265-268

EN

General concept of photonics collaboralive laboratory with remote access via Internet or local network and using PC is proposed. The client/server model and server service are presented. The communication protocol permits the management with any device available in the laboratory. Exemplary of implementation of the project by creating ready for use 3D Shape Measurement Laboratory is presented.

PL

Zaproponowano koncepcję udostępnienia laboratorium fotonicznego ze zdalnym dostępem, bazując na Internecie lub sieci lokalnej oraz komputerów PC. Przedstawiono strukturę klient/serwer i dostępne usługi serwera. Opracowany protokół komunikacji pozwala na zarządzanie sprzętem znajdującym się w laboratorium. Zaprezentowano też przykładowe rozwiązanie bazujące na laboratorium pomiaru kształtu 3D.

6

The hybrid coordinate measurement system as a response to industrial requirements

51%

Sładek J. , Sitnik R. , Kupiec M. , Błaszczyk P.

Metrology and Measurement Systems

|

2010

|

tom Vol. 17, nr 1

109-117

EN

The tendencies of modern industry are to increase the quality of manufactured products, simultaneously decreasing production time and cost. The hybrid system combines advantages of the high accuracy of contact CMM and the high measurement speed of non-contact structured light optical techniques. The article describes elements of a developed system together with the steps of the measurement process of the hybrid system, with emphasis on segmentation algorithms. Additionally, accuracy determination of such a system realized with the help of a specially designed ball-plate measurement standard is presented.

7

Ocena dokładności metody optycznej : koncepcja metody hybrydowej w pomiarach współrzędnościowych

51%

Sładek J. , Sitnik R. , Kupiec M.

|

2004

|

tom Nr 1

345-352

PL

W ciągle rozwijającym się przemyśle istnieje zapotrzebowanie na pomiar złożonych kształtów, co wymaga akwizycji i przetworzenia tysięcy punktów pomiarowych w krótkim czasie. Odpowiedzią na to zapotrzebowanie może być zastosowanie specjalnych systemów optycznych. Problemem jest jednak ich mała dokładność w porównaniu z klasycznymi pomiarami współrzędnościowymi. Ponadto nie opracowano do tej pory skutecznej metody oceny dokładności pomiarów za pomocą systemów optycznych oraz metod kalibracji i powiązania z wzorcem długości. W artykule zaprezentowano nową koncepcję pomiarów hybrydowych, która łączy z jednej strony dokładność pomiarów stykowych w zakresie identyfikacji punktów pomiarowych oraz kompleksowość i szybkość metod optycznych. Ponadto zamieszczono wyniki badań porównawczych, w których wykorzystano skaner optyczny oraz WMP.

EN

In constantly developing industry, there is need for measurement of complex shapes. It demands acquisition and processing of thousands of measurement points in the short period of time. Special optical systems could be the solution for these demands. However, the problem is in their low accuracy in comparison with classical coordinate measurement methods. Furthermore, no effective method has been elaborated for evaluation of uncertainty of methods of measurements with optical systems. There is also no method for calibration and traceability to length gauge. The new conception of hybrid measurements has been presented in aniele, which connects accuracy of contact measurements in the field of identification of measurement points and on the other hand, complexity and quickness of optical methods. Furthermore, the results of comparative research with the use of optical scanner and CMM have been included in article.

8

Automatic detection of 3D object deformation for face animation purposes

51%

Witkowski M. , Kujawińska M. , Sitnik R.

|

tom Vol. 45, nr 8-9

307-310

EN

The use of a digital human representation - avatar - adds a new value to applications where contact/interaction between a computer system and human is important. This paper presents a comparison of existing 3D marker point measurement systems and a new generation of optical full-field measurement systems. A ful-field measurement system is utilized in the presented method of surface deformation measurement. Further, authors propose a new method for face animation based on automatic calculation of morphing parameters. Special attention is paid to matching the dynamic measurement results with the initial static geometry of the accurate face model with texture.

PL

Zastosowanie cyfrowej reprezentacji człowieka - awatara - dodaje nową wartość aplikacjom, dla których ważny jest kontakt/interakcja systemu komputerowego i człowieka. Poniższy artykuł prezentuje porównanie istniejących systemów pomiarów trójwymiarowych wykorzystujących markery i nowej generacji optyczne systemy polowe. Polowy system pomiarowy wykorzystany jest w prezentowanej metodzie pomiaru deformacji powierzchni. W dalszej części autorzy proponują nową metodę animacji twarzy bazującą na automatycznym obliczaniu parametrów "morfingu". Zainteresowanie autorów zwrócone jest w stronę dopasowania wyników pomiarów dynamicznych do statycznego dokładnego modelu twarzy z teksturą.

9

Measurements for virtual museum: the Kórnik Castle

51%

Sitnik R. , Załuski W. , Kowalski M. , Bolewicki P.

|

tom Vol. 45, nr 8-9

299-302

EN

This paper presents a full processing path from 3D-object scanning to its virtual representation with special focus on the virtual museum application. The measurement technique is based on opto-numerical approach using structured light projection. As an example, results of the measurement session in Kórnik Castle are presented, where the main goal was 3D digitizing of several cultural objects such as armours, bas-reliefs, sculptures and many more. These full 3D models (including geometry and texture) will be used in the interactive television (and TVP) project.

PL

W artykule zaprezentowana jest pełna ścieżka przetwarzania danych pomiarowych od trójwymiarowego pomiaru obiektów rzeczywistych do ich wirtualnej reprezentacji ze specjalną uwagą poświęconą zastosowaniom w wirtualnych muzeach. Technika pomiarowa bazuje na podejściu opto-numerycznym wykorzystującym projekcję z oświetleniem strukturalnym. Autorzy przytaczają efekty dwutygodniowej sesji pomiarowej na Zamku Kórnickim, której celem było stworzenie modeli wybranych eksponatów muzealnych i obiektów historycznych takich jak elementy zbroi, zdobienia ścian, rzeźby i inne. Kompletne modele tych przedmiotów (tzn. określające zarówno geometrię, jak i teksturę) będą wykorzystane w pilotażowym nowatorskim projekcie telewizji interaktywnej i TVP.

10

Real-time camera pose estimation based on volleyball court view

51%

Szelag K. , Kurowski P. , Bolewicki P. , Sitnik R.

|

tom Vol. 27, No. 2

202--212

EN

The use of technology in sports has increased in recent years. One of the most influential of these technologies is referee support systems. Team sports such as volleyball require accurate and robust tracking systems that do not affect either the players or the court. This paper introduces the application of intrinsic and extrinsic camera calibration in a 12-camera volleyball referee system. Intrinsic parameters are calculated by using the classic pinhole model and Zhang’s method. To perform extrinsic calibration in real time, the volleyball court is treated as a global calibration artifact. Calibration keypoints are defined as court-line intersections. In addition, a new keypoint detection algorithm is proposed. It enables achievement of an accurate camera pose in regard to the court. With all 12 cameras calibrated in a common coordinate system, a dynamic camera stereo pair creation is possible. Therefore, with known ball 2D image coordinates, the 3D real ball coordinates can be reconstructed and the ball trajectory can be estimated. The performance of the proposed method is tested on a synthetic data set, including 3Ds Max rendering and real data scenarios. The mean camera pose error calculated for data biased with keypoint detection errors is approximately equal to 0.013% of the measurement volume. For the real data experiment with a human hand phantom, it is possible to determine the presence of the human phantom on the basis of the ball reflection attitude.

11

Robust geometric, phase and colour structured light projection system calibration

45%

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

Opto-Electronics Review

|

2017

|

tom 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.

12

3D object data acquisition and processing for virtual reality applications

45%

Kujawińska M. , Sitnik R. , Pawłowski M. , Garbat P. , Węgiel M.

Opto-Electronics Review

|

2003

|

tom Vol. 11, No. 3

181-191

EN

The general concept of 3D data acquisition and processing system which enables us gathering information about shape, morphing, and movement of 3D object for virtual environment is presented. The methodology based on combined structured light, spatio-temporal phase analysis, and photogrametry is described. For virtual reality the concept of a virtual camera, as the mean for interactive object visualization is introduced. The exemplary initial results of implementation of such a system are presented.