Um Sistema de Calibração de Câmera

Transcrição

1 Um impa Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada Sistemas Gráficos 3D Um Sistema de Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques Rio de Janeiro, 05 de julho de 2007

2 Um EditCalib/ExecCalib Correspondência ExecCalib Referências

3 Um Objetivo Desenvolvimento de um sistema de calibração baseado em uma arquitetura geral para qualquer processo de calibração. Possibilitar uma análise numérica dos métodos e permitir a comparação dos resultados de forma eficiente. Motivação Não existência de sistemas de calibração que possam se adaptar a qualquer método, afim de posteriormente comparar seus resultados. Aplicações Modelagem Geométrica: reconstrução 3D; Visão Computacional: reconhecimento de formas; Robótica.

4 Um

5 SCC (C x,c y ) f SCM SCP Parâmetros Extrínsecos: posição e orientação; Parâmetros Intrínsecos: Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques distância focal, centro ótico, distorção radial, fatores de escala. Um

6 Um De SCM para SCC SCC SCM Transformação de corpo rígido: x y z = x R y z w w w + T

7 Um De SCC para SCI P u SCC Distorção das lentes P ( 2 4 ) d Pu = Pd + Pd k1r + k2r SCI 2 r = X d + Y d 2 Projeção Perspectiva: X Yu 1 u f f x 0 y 0 z 0 1

8 Um De SCI para SCP SCI SCP X Yf 1 f sx 0 0 τ s y 0 C C 1 Matriz intrínseca x y X Yu 1 u

9 Um Aquisição de Dados Iniciais Calibração Otimização Aquisição de Dados Iniciais etapa a partir da qual o conjunto de dados de entrada para a calibração será especificado; Calibração etapa de calibração em si, ou seja, determinação dos parâmetros da câmera; Otimização etapa de refinamento dos parâmetros obtidos na calibração.

10 Um Aquisição de Dados Iniciais Calibração Otimização

11 Um Aquisição de Dados Iniciais Padrão: conjunto de pontos 3D Imagens: conjunto de pontos 2D

12 Um Aquisição de Dados Iniciais Correspondência: Determina a relação entre o conjunto de pares de pontos 2D e 3D; A especificação dos pontos pode ser: manual, automática ou semiautomática. : Elementos envolvidos para aquisição de dados: AQUISIÇÃO DE DADOS PADRÃO IMAGEM CORRESPONDÊNCIA EQUIPAMENTO P w P f

13 Um Aquisição de Dados Iniciais Calibração Otimização

14 Um Calibração Define o método pelo qual a calibração em si é calculada. CALIBRAÇÃO MÉTODOS TSAI, ZHANG, PONTOS CIRCULARES, DIRETO,...

15 Um Aquisição de Dados Iniciais Calibração Otimização

16 Um Otimização Define o método que irá otimizar os resultados da calibração. OTIMIZAÇÃO MÉTODOS LEVENBERG-MARQUARDT, GLOPTIPOLY,...

17 Um Usuário AQUISIÇÃO DE DADOS Equipamento, Padrão, Imagem, Correspondência CALIBRAÇÃO Métodos de Calibração (Tsai, Zhang, ) OTIMIZAÇÃO Métodos de Otimização (Levenberg-Marquardt, Gloptipoly, ) Dados da Câmera

18 Um EditCalib/ ExecCalib EditCalib - Responsável pela criação e edição de pipelines de calibração. ExecCalib - Responsável pela execução de pipelines de calibração.

19 Um Correspondência ExecCalib Correspondência com câmera Correspondência

20 Um Calibração de uma câmera Correspondência ExecCalib ExecCalib

21 Um Correspondência ExecCalib Reprojeção do padrão com a câmera virtual calibrada ExecCalib Exemplo 1.

22 Correspondência ExecCalib Calibração de uma câmera ExecCalib Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques Um

23 Um Correspondência ExecCalib Reprojeção do padrão com a câmera virtual calibrada ExecCalib Exemplo 2.

24 Correspondência ExecCalib Calibração de uma câmera ExecCalib Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques Um

25 Correspondência ExecCalib Reprojeção do padrão com a câmera virtual calibrada ExecCalib Exemplo 3. Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques Um

26 Um A adição de novos métodos de calibração, correspondência e otimização através de dll s (Dynamically Linked Library) de suas subclasses tornou o sistema mais compacto e simples. Os resultados da reprojeção do padrão estão razoáveis e dependerá de cada método de correspondência, que por sua vez dependerá do padrão utilizado.

27 Um Trabalhos Futuros Inclusão de novos métodos de calibração, como Zhang e método dos pontos circulares. Implementar um ambiente 3D que simule a reconstrução dos equipamentos calibrados. Realizar mais testes, e implementar a reprojeção utilizando outros padrões e métodos de correspondência.

28 Um Referências Bibliográficas Abdel-Aziz, Y. I. & Karara, H. M. (n.d.), Direct linear transformation object space coordinates in close-range photogrammetry, Proc. Symp. Close-Range Photogrammetry. Alvarez, B. (2001), Edição tridimensional de fotografias arquitetônicas, Master s thesis, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Carvalho, P. C., Velho, L., Montenegro, A. A., Peixoto, A., Sá, A., Soares, E. & Escriba,L. A. R. (2005), Fotografia 3D, Associação Instituto de Matemática Pura e Aplicada, IMPA, Rio de Janeiro. Horn, B. K. (2000), Tsai s camera calibration method revisited. Kushal, A. M., Bansal, V. & Banerjee, S. (n.d.), A simple method for interactive 3d reconstruction and camera calibration from a single view. Lourakis, M. I. A. (2005), A brief description of the levenberg-marquardt algorithm implemented by levmar. Ranganathan, A. (2004), The levenberg-marquardt algorithm.

29 Um Referências Bibliográficas Szenberg, F., Carvalho, P. & Gattass, M. (2001), Automatic camera calibration for image sequences of a football match, advances in pattern recognition, pp Tapper, M., McKerrow, P. J. & Abrantes, J. (2002), Problems encountered in the implementation of tsai s algorithm for camera calibration, Proc.2002 Australasian Conference on Robotics and Automation. Tsai, R. Y. (1987), A versatile camera calibration technique for high-accuracy 3d machine vision metrology using off-the-shelf tv cameras and lenses, Ieee Journal Of Robotics And Automation RA-3(4), Velho, L. & Gomes, J. (2003), Fundamentos da Computação Gráfica, Associação Instituto de Matemática Pura e Aplicada, IMPA, Rio de Janeiro. Wu, Y., Li, X., Wu, F. & Hu, Z. (2006), Coplanar circles, quasi-affine invariance and calibration, Image and Vision Computing 24, Zhang, Z. (1998), A flexible new technique for camera calibration, Technical report, Microsoft Corporation.