laboratório de robótica móvel instituto de sistemas e robótica por joão filipe de castro...
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Laboratório de Robótica Móvel Instituto de Sistemas e Robótica
PorJoão Filipe de Castro Ferreira
Orientador: Jorge Dias
Recuperação de Estruturas TridimensionaisRecuperação de Estruturas TridimensionaisAtravés de Projecção de Luz EstruturadaAtravés de Projecção de Luz Estruturada
Construir um sistema protótipo de “scanning” tridimensional;
Usar esse sistema como “tubo de ensaio” para diversos algoritmos de recuperação e reconstrução 3D;
Realizar um sistema flexível, de forma a poder ser facilmente adaptado a outro tipo de tecnologias e algoritmos.
Objectivos
Algumas Aplicações• Projectos industriais;• “Reverse engineering”;• Simulação e análise;• Povoação de mundos virtuais;• “Faxing 3D”/“fabrico de sólidos de forma
livre” (solid free-form fabrication - SFF) .
Exposição do Problema
• Recuperação Tridimensional;Recuperação Tridimensional;
• Reconstrução TridimensionalReconstrução Tridimensional.
Método Proposto• Uso de material de baixo custo:
– uso do sistema tradicional de um feixe linear de laser;
– utilização de apenas 1 câmara;
• Uso de reconstrução tridimensional gráfica baseada em NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines).
Matemática Subjacente• Calibração de câmaras projectivas;• Restrição imposta pela luz projectada;• Homografias;• Geometria epipolar;• Reconstrução tridimensional usando
polinómios de 3ª ordem (NURBS).
Calibração de Câmaras Projectivas
4,33
4,22
4,11
43
4,33,32,31,3
4,23,22,21,2
4,13,12,11,1
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tRCA 3343
Restrições TridimensionaisProjecção de Luz Estruturada...
Plano Imagem
2
3
1
z
x
y
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Projector
Objecto
n
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P(X,Y,Z)
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1
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4,131
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AAsvsus
3,33,21,3
2,32,21,2
1,31,21,1
331
Homografias
Geometria Epipolar
Eixos Ópticos
Centros Ópticos
Rectas Epipolares
Plano Epipolar Plano-Imagem
1
Plano-Imagem 2
Ponto-Objecto na cena
Reconstrução 3D Através de NURBS
p 0
p 1 p 2
p 3
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cbapp
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64
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210
123
012
13
02
Abordagem – Módulos e Componentes
PC Controlador com Linux
: Softwarede Controlo
: Driver daMeteorFramegrabber ioctl
Pan & Tilt Unit +Laser
RS23211
Câmara
PAL Video
No caso presenteusa-se um caboRCA-RCA
1..*
1
Abordagem – Setup Experimental
laser-PTU
câmaramonitorpara testes
PCcontrolador
“cordãoumbilical”
Abordagem – Calibração
• Calibração dos planos-luz: 3 ou mais pontos representativos não-colineares são escolhidos para os definir;
• Calibração da câmara: todos os pontos (11 ou mais) usados para a estimação dos planos luz são reaproveitados para a determinação da matriz de calibração.
Abordagem – Calibração (cont.)
• Método de mínimos-quadrados – a Pseudo-Inversa;
• Consenso aleatório de amostras (adaptado) – RANSAC.
Abordagem – Algoritmos de Recuperação Tridimensional
• Recuperação usando distâncias absolutas: Geometria Projectiva;
• Recuperação usando distâncias relativas: Mapa de Disparidades.
• “A Flexible New Technique for Camera Calibration”, por Zhengyou Zhang;
• “Surface Reconstruction from Unorganized Points”, por Hugues Hoppe.
Investigação Futura – Algoritmos
Investigação Futura – Tecnologias
Laboratório de Robótica Móvel Instituto de Sistemas e Robótica
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Recuperação de Estruturas TridimensionaisRecuperação de Estruturas TridimensionaisAtravés de Projecção de Luz EstruturadaAtravés de Projecção de Luz Estruturada