Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens TIC

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1 Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens TIC Aula 1 Conteúdo Apresentação da Disciplina Professor Leandro Augusto Frata Fernandes laffernandes@ic.uff.br Material disponível em Tópicos da Aula Motivação Programa da disciplina TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 2 1

2 Apresentação da Disciplina Por que eu me matriculei nesta disciplina? TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 3 Problemas de Interesse Problema 1 Dada uma ou mais imagens de uma cena do mundo real, reconstruir a geometria da cena,, TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 4 2

3 Problemas de Interesse Problema 2 Dadas três ou mais imagens de um objeto conhecido, calibrar as câmeras,,,, TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 5 Problemas de Interesse Problema 3 Dada uma ou mais imagens de uma cena, gerar imagens de outros pontos de vista,, TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 6 3

4 Objetivos da Disciplina Apresentar as relações entre múltiplas vistas de uma cena e sua geometria Entendimento teórico Conhecimento prático Apresentar técnicas estimativa de parâmetros Apresentar técnicas para cálculo das propriedades de câmeras e da cena a partir de imagens TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 7 Prepare-se! Conceitos exercitados ao longo do curso Álgebra linear Geometria projetiva Habilidades de programação desenvolvidas antes do início das práticas Manipulação de arquivos de imagens Uso de bibliotecas de matrizes Uso de motores gráficos TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 8 4

5 Apresentação da Disciplina Detalhes Técnicos da Disciplina TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 9 Parte I Conceitos Básicos Geometria projetiva 2D Pontos, retas e cônicas Transformações e invariantes Recuperação de propriedades métricas e afins a partir de imagens TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 10 5

6 Parte I Conceitos Básicos Geometria projetiva 3D Pontos, retas, planos e quádricas Transformações Decomposição em valores singulares (SVD) Σ TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 11 Parte I Conceitos Básicos Estimativa de parâmetros Homografia 2D Funções de custo Algoritmos o DLT o RANSAC o LMedS TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 12 6

7 Parte I Conceitos Básicos Avaliação de algoritmos Limites sobre o desempenho Estimativa de covariância o Propagação de incerteza o Monte-Carlo Σ J Σ J TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 13 Parte II Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista Modelos de câmera Câmera estenopeica (pinhole) Câmera no infinito Câmera CCD Outros modelos de câmera TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 14 7

8 Parte II Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista Calibração de câmera Calibração intrínseca e extrínseca Distorção radial e tangencial TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 15 Parte II Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista Reconstrução 3D a partir de uma imagem Pontos e linhas de fuga Calibração a partir de uma imagem Medições a partir de uma vista TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 16 8

9 Parte III Geometria de Dois Pontos de Vista Geometria epipolar e a matriz fundamental Geometria epipolar A matriz fundamental A matriz essencial TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 17 Parte III Geometria de Dois Pontos de Vista Cálculo da matriz fundamental Algoritmos com 7 e 8 pontos Características correspondentes Retificação planar e polar TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 18 9

10 Parte III Geometria de Dois Pontos de Vista Cálculo da estrutura 3D a partir de par de imagens Mapa de disparidade Reconstrução de pontos e retas TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 19 Parte IV Extra Cálculo da estrutura 3D por luz estruturada Reconstrução ativa Um scanner 3D feito em casa TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 20 10

11 Bibliografia Recomendada Multiple View Geometry in Computer Vision R. Hartley and A. Zissermann Cambridge University Press, 2 nd edition (2004) ISBN: The Geometry of Multiple Images O. Faugeras, Q.-T. Luong, and T. Papadopoulo The MIT Press (2004) ISBN: TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 21 Avaliação Dois trabalhos individuais de implementação (60%) Enunciados definidos pelo professor Apresentação oral dos resultados obtidos Entrega dos programas desenvolvidos Um projeto final em dupla na graduação e individual na pós-graduação (40%) Implementação de um artigo escolhido pelo aluno e aprovado pelo professor, ou técnica nova Apresentação oral da técnica e de resultados obtidos Entrega de programas desenvolvidos e de relatório em forma de artigo TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 22 11

12 Fluxo das Aulas Antes de cada aula Imprima os slides da aula Faça leitura de todo material indicado nos slides da aula Anote suas dúvidas Durante cada aula Traga cópia dos slides e tome nota dos conteúdos Tire suas dúvidas (não leve nenhuma para casa) Depois de cada aula Adiante as implementações dos trabalhos Teste os conceitos vistos em sala TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 23 Informações Atualizadas Website da disciplina Slides utilizados em aula Enunciado dos trabalhos Links úteis URL (verifique semanalmente!) TIC Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 24 12