calibraÇÃo de um sistema poli-diÓptrico com … · system and (j) ricoh theta m15. introduÇÃo...

1

CALIBRAÇÃO DE UM SISTEMA POLI-DIÓPTRICO COM INJUNÇÕES DEESTABILIDADE DA ORIENTAÇÃO RELATIVA

MARIANA BATISTA CAMPOSANTONIO MARIA GARCIA TOMMASELLI

JOSÉ MARCATO JUNIOREIJA HONKAVAARA

2

(a) (b) (c)

(f)

(d) (e)

(g) (h) (i)

(j)

(a) Giroptic 360cam, (b) Go Pro 360°, (c) Lady bug2, (d)CentrCamera CEO, (e)

360°fly, (f) Kodak PixPro SP360, (g)V360°, (h) Lady bug5, (i) Google Jump

system and (j) Ricoh Theta M15.2

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

SISTEMAS POLI-DIOPTRICOS:

MULTIPLAS CÂMARAS ARRANJANDAS NA

MESMA ESTRUTURA PARA COBRIR UM

CAMPO DE VISÃO 360° (MAAS, 2008).

MOTIVAÇÃO:

• AMPLO CAMPO DE VISADA

• BAIXO CUSTO

• DESIGN – PESO E TAMANHO

• PROCESSAMENTO INTUITIVO

APLICAÇÕES FOTOGRAMETRIA À

CURTA DISTÂNCIA

• ROBÓTICA: NAVEGAÇÃO

• MAPEAMENTO DE INTERIORES

• MAPEAMENTO URBANO

• MAPEAMENTO FLORESTA

OBJETIVO: DETERMINAR

EXPERIMENTALMENTE UMA METODOLOGIA

PARA A CALIBRAÇÃO DE UM SISTEMA POLI-

DIOPTRICO DE BAIXO CUSTO

33

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO

CALIBRAÇÃO DE CÂMARAS

αPs.

cβ

x

y

z

GEO

MET

RIA

DA

S LE

NTE

S FI

SHEY

E

DESAFIOS:

METODOLOGIA

GEO

MET

RIA

PER

SPEC

TIV

A

αPs.

P

cβ

x

y

z

P

44

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO

DESAFIOS:

METODOLOGIA

SISTEMA MULTI-CÂMERAS:

• MAIS DE UM CONJUNTO DE POI

• PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

OFFSETS

OFFSETS:

• ANGULARES

• LINEARES

TRABALHOS RELACIONADOS

MATLAB TOOLBOX:

Scaramuzza et al., (2006);

Kannala et al., (2006) ;

Bouguet et al. (2002).

PROGRAMAS COMERCIAS:

PhotoScan (Agisoft, 2016)

PhotoModeler (EOS Systems, 2014).

CALIBRAÇÃO SIMULTÂNEA DOS POI E POR

55

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

66

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

AQUISIÇÃO DINAMICADUAL-VIDEO29 frames/s

AQUISIÇÃO ESTÁTICA IMAGEM PANORÂMICA

1 frames/8s

AGRADECIMENTOS

77

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAISCAMPO METODOLOGIA

CAMPOS et al, 2018SENSORS - MDPI

INTRODUÇÃO SISTEMA METODOLOGIA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO

160 alvos codificados - ARUCO (21cm x 21cm) - Detecção automática (MUÑOZ-SALINAS, 2012)

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

SENSOR 1: 20 IMAGENSSENSOR 2: 16 IMAGENS

13 IMAGENS SIMULTÂNEAS

GSD MÉDIO4 mm - 6 mm

OBSERVAÇÕES NA IMAGEM: ACURÁCIA SUBPIXELCOORDENADAS DE TERRENO: ACURÁCIA DE 5 mm

EOP INICIALX0, Y0, Z0 – 0.5 Metros

ω, ϕ, κ – 10°

DATA SET:

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir os feixes de raios formadores das imagens geradas pela Ricoh Theta S?

AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

121212

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

MODELO MATEMÁTICO

13

DESVIO PADRÃOrproj – rimg

EQUIDISTANTE = 0,05 mm

ESTEREOGRÁFICA = 0,07mm

EQUISÓLIDA=0,1 mm

ORTOGONAL= 0,22 mm

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

MODELO MATEMÁTICO

MODELO CONRADY-BROWN

PROJEÇÃO EQUIDISTANTE

14

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

MODELO MATEMÁTICO

CMC (Calibração Multi-Camaras)

( MARCATO et al, 2015)

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir as imagens geradas pela Ricoh Theta S?

Qual o conjunto de parâmetros de orientação interior que pode ser considerado significante?

AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

SE:

MAGNITUDE DO PARÂMETRO > QUE O DESVIO PADRÃO

EFEITO DO PARÂMETRO > QUE O ERRO DE MEDIDA

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir as imagens geradas pela Ricoh Theta S?

Qual o conjunto de parâmetros de orientação interior que pode ser considerado significante?

A diferença entre os POI de cada sensor é relevante?

AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

RMSE

0.0144 mm/ 2.88 pixels

6x o erro de medida

ZROT (HABIB et al., 2006)

18

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

A diferença entre os POI de cada sensor é relevante?

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir as imagens geradas pela Ricoh Theta S?

Qual o conjunto de parâmetros de orientação interior que pode ser considerado significante?

A diferença entre os POI de cada sensor é relevante?

Quais injunções podem melhorar a estimativa dos POR?

AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

20

MATRIZ DE ORIENTAÇÃO RELATIVA:

DISTÂNCIA ENTRE OS CENTROS PERSPECTIVOS:

ELEMENTOS DE BASE:

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

Experimento A – Calibração de câmara individual sem injunções

Experimento B - Calibração de câmara simultânea sem injunções

Experimento C - Calibração de câmara simultânea com injunções de estabilidade na matriz de orientação

relativa e de distância.

Experimento D - Calibração de câmara simultânea com injunções de estabilidade na matriz de orientação

relativa e nos elementos de base.

21

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA Quais injunções podem

melhorar a estimativa dos POR?

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir as imagens geradas pela Ricoh Theta S?

Qual o conjunto de parâmetros de orientação interior que pode ser considerado significante?

A diferença entre os POI de cada sensor é relevante?

Quais injunções podem melhorar a estimativa dos POR?

Qual o impacto na reconstrução 3D dos objetos?

AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

23

MODELO PERSPECTIVO

MODELO EQUIDISTÂNTE

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

GANHO DO MODELO UTILIZADO COM RELAÇÃO AS ABORDAGENS CLÁSSICAS DE CALIBRAÇÃO:

24

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

GANHO DA UTILIZAÇÃO DE INJUNÇÕES DE ESTABILIDADE NA ESTIMATIVA DOS POR:

Exp. Δω (σ) Δϕ (σ) Δk (σ) DPC (σ) mm Bx (σ) mm By (σ) mm Bz (σ)mm

D0.0149°(0.025ˮ)

0.0526°(0.024ˮ)

179.66°(0.025ˮ)

19.08(0.37)

-0.79 (0.22 )

0.41 (0.45)

19.04 (0.36 )

25

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

ESTATÍSTICAS :

CONTROLE DE QUALIDADE POR DISTÂNCIAS:

EXPERIMENTOS A-D

26

EXEMPLO: RECONTRUÇÃO 3D

MODELO EQUIDISTANTE

SEMI-ESFERA

CMC

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

27

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

MODELO MATEMÁTICO → PROJEÇÃO EQUIDISTANTE + O MODELO DE DISTORÇÃO CONRADY BROWN

COM RELAÇÃO AS INJUNÇÕES DE ESTABILIDADE → NÃO HÁ NECESSIDADE DE MEDIDAS DIRETAS DOS ROP EDE INJUNÇÃO ABSOLUTA.

OS RESULTADOS APRESENTADOS MOSTRARAM QUE ESTES SISTEMAS DE BAIXO CUSTO ASSOCIADOS A UMMODELO MATEMÁTICO ADEQUADO E BOAS PRÁTICAS, PODEM FORNECER RESULTADOS ACEITÁVEIS PARAAPLICAÇÕES FOTOGRAMÉTRICAS, COMO O MAPEAMENTO MÓVEL E ORIENTAÇÃO ROBÓTICA.

ESSA METODOLOGIA PODE SER APLICADA PARA OUTROS SISTEMA OMNIDERECTIONAIS, COMO A SAMSUNGGEAR E A NIKON 360°.

MAIS DETALHES: Campos, M. B., Tommaselli, A. M. G., Marcato Junior, J., & Honkavaara, E. (2018). Geometricmodel and assessment of a dual‐fisheye imaging system. The Photogrammetric Record. (on line athttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/phor.12240)

28

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

marianaa.bcampos@gmail.com

29

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

PARÂMETROS ESTIMADOS :

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR :

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA :