F1 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді. - презентация

1 F1 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді 1)Калібрування камери це ? 2)Огляд методів калібрування 3)Процедура калібрування камери 4)Результати дослідження Р. Каняк Керівник БКР Р. Вельган Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень

2 F2 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Одною з причин використання цифрової техніки є її дешевизна. Але дешеві камери страждають від різних видів оптичних спотворень. Координати центру зображення Різні коефіцієнти масштабування для рядків і колонок Кутове зміщення Похибки обєктива Калібрування камери це? У геометричному сенсi калібрування камери – це визначення множини параметрів камери, якi визначають вiдображення мiж вiдповiдними тримiрними координатами сцени i двомiрними координатами зображення

3 F3 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Огляд методів калібрування Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Більшість відомих методів калібрування є складними, для їх використання потрібно точне і дороге обладнання. Простіші методи не забезпечують достатню точність. Виникає потреба в нових способах калібрування, які би забезпечували гнучкість, надійність, відносно низьку вартість обладнання, що не вимагає особливих умов калібрування. В даній роботі розглядаються основні методи калібрування і їхні характеристики, щоб вияснити який із методів забезпечує потрібні характеристики такі, як гнучкість, надійність, низьку вартість і особливо простоту обладнання, можливість виконувати процедуру в домашніх умовах Серед різних методів калібрування було розглянуто і проаналізовано три методи калібрування камери, а саме: 1)Метод калібрування DLT 2)Метод калібрування камери Цаі 3)Метод Цанга

4 F4 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Метод прямого лінійного моделювання є простим у проведенні моделювання, мінімізує алгебраїчну складову похибки вимірювання, відзначається, також, достатньо високою точністю. Недоліком методу є необхідність багатократної мінімізації похибки. Найбільш часто використовуваний метод калібрування камери, це метод DLT (пряме лінійне перетворення). Метод спочатку розробив Абдель-Азіз і Карара [3]. Метод DLT використовує набір контрольних точок якогось об'єкта (площини) координати які вже відомі. Контрольні точки як правило, кріпляться до жорсткої рами, відомий як кадр калібрування. Проблема полягає в основному в розрахунку відповідності між 2D-зображенями просторових координат (xi) і 3D координати об'єкта (Xi). Для цього 3D 2D відповідність відображення має приймати форму 3x4 матриці проекції (P) така, що xi = PXi для всіх і. Метод калібрування DLT

5 F5 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Метод калібрування камери Цаі Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Метод Цаі для калібрування камери відновлює внутрішню орієнтацію, зовнішнього орієнтування, степеневий ряд коефіцієнтів спотворення і зображення. Масштабний коефіцієнт, який найкращим чином відповідає виміряної зображення координати, відповідні відомим цільовим точкам координат. Калібрування за методом Цаі застосовується лише до камер, у яких габаритні розміри пікселя дуже точно відомі, і тому обмежується кількість застосовуючих моделей. Є і перевага – для проведення методу необхідно тільки камеру для спостереження плоского калібрувального тіла, яке позиціонується під різними кутами (мінімум два). Камеру або плоске калібрувальне тіло можна вільно переміщати. Напрям руху може бути невідомим. Даний метод відзначається стабільними і точними результатами, присутня в цьому методі і ще одна риса: необхідно мати значення коефіцієнта калібрування, але його значення важко знайти.

6 F6 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Метод Цанга Г. Цанг (Z. Zhang) запропонував більш простішу і ще більш надійнішу техніку до калібрування камери. В ролі моделі калібрування застосовується площина, яка приймається в довільних орієнтаціях. В координатах пікселя визначаються внутрішні параметри, що робить непотрібними встановлення коефіцієнта масштабування, що звісно є перевагою його методу відносно методу Цаі і фізичних параметрів сенсора. Фокусна відстань моделі без обєктивної камери і без того велика і не може порівнюватися безпосередньо з реальною фокусною відстанню системи лінз. Але, попри це, точність вимірювання також бажає бути вищою. Також його метод не відзначається простотою, оскільки необхідне потужне програмне забезпечення Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень

7 F7 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Процедура калібрування камери 1)Позиціювання калібрувального тіла. 2)Визначення меж ( крайніх кутів ) калібрувального тіла, Детектування міток. 3)Обчислення відхилень між моделю проекції і отриманими координатами вузлів. 4)Уточнення моделі поекції. 5)Візуалізація дисторсії. Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень

8 F8 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді 1) Позиціювання калібрувального тіла Експеримент проводився в середовищі MatLab і використовувався додаток – «Camera calibration toolbox». Було вибрано сітку 5x5, кожен квадрат якої розміром 31см Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Рис.1. Чотири калібрувальних зображенн Рис.2. Позиції камери відносно калібрувального тіла.

9 F9 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень 2) Визначення меж калібруальної сітки Рис.4.Визначення межі калібрувальної сітки Рис.3. Визначення кутів калібрувального тіла

10 F10 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді 3) Детектування міток Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Рис.5.Підрахунок кількості квадратів Рис.6. Накладання перспективної моделі (сині квадрати навколо кутової точки показують межі вікна пошуку куті):

11 F11 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді 3) Детектуваня міток Після проведення першого калібрування ми дістали такі результати (рис. 3.). Проектування похибок показано у вигляді кольорових хрестів Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Рис.7. Проектування похибок Рис.8. Позиції калібрувальних тіл відносно камери

12 F12 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді 4) Уточнення моделі проекції Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Рис.9. Точка зображення і отримана точка перспективної моделі

13 F13 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Після проведення уточнення моделі проекції ми отримали значно менше похибок ніж на початку досліу Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень 4) Уточнення моделі Рис.10. Точка зображення і отримана точка перспективної моделі

14 F14 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень 5) Візуалізація дисторсії Для того, щоб прийняти рішення про відповідність моделі спотворення, іноді дуже корисно візуалізувати вплив спотворень на піксель зображення, і значення радіальної складової в порівнянні з тангенціальною складовою спотворень. Рис.11.Вплив повної моделі спотворення Рис.12.Вплив тангенціальної складової спотвореня Рис.13.Вплив радіальної складової спотворень

15 F15 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Результати дослідження Визначео параметри камери для перетворення з 2D – координат зображення у глобальні 3D – координати. Визначено відхилення між моделю проекції і отриманими координатами вузлів. Визначено дисторсію обєктива. Визначено зміщення центра зображення.

16 F16 Швидкий Національний університет "Львівська політехніка" Кафедра "Прилади точної механіки" проф. О. Івахів Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Тема доповіді Thank you for your attention! Дослідження параметрів калібрування системи опрацювання зображень Дякую за увагу