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Um Sistema de Calibração de Câmera

Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques

Instituto Nacional de Matemática Pura e Aplicada

Sistemas Gráficos 3D

Rio de Janeiro, 05 de julho de 2007

Clarissa Codá dos Santos Cavalcanti Marques Um Sistema de Calibração

impa

Introdução

Calibração de CâmeraIntroduçãoEtapas Envolvidas

Sistema de CalibraçãoEditCalib/ExecCalib

IntroduçãoCalibração de CâmeraSistema de Calibração

Resultados


ResultadosCorrespondênciaExecCalib

Conclusão

Referências


Resultados


Introdução

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.


Calibração de Câmera

IntroduçãoEtapas Envolvidas


ResultadosConclusão

Introdução




Introdução

SCC

SCM

f(Cx,Cy)

SCP

Parâmetros Extrínsecos: posição e orientação;



Parâmetros Intrínsecos: distância focal, centro ótico,distorção radial,fatores de escala.




Introdução

Transformação de corpo rígido:

SCC

SCM

Tzyx

Rzyx

w

w

w

+⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡=

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

De SCM para SCC






Introdução

SCC

De SCC para SCI

Projeção Perspectiva:⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡≈

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

10100000000

1zyx

ff

YX

u

u

SCI

uPdP ( )4

22

1 rkrkPdPdPu ++=

Distorção das lentes

22dd YXr +=






Introdução

SCI

De SCI para SCP

SCP



⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡≈

⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢

⎣

⎡

11000

1u

u

yy

xx

f

f

YX

CsCs

YX τ

Matriz intrínseca




Etapas Envolvidas

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.






Etapas Envolvidas







Etapas EnvolvidasAquisição de Dados Iniciais

Padrão: conjunto de pontos 3D

Imagens: conjunto de pontos 2D






Etapas EnvolvidasAquisição de Dados IniciaisCorrespondência:

Determina a relação entre o conjunto de pares de pontos 2D e 3D;A especificação dos pontos pode ser: manual, automática ou semi-

automática.

EQUIPAMENTO

PADRÃO IMAGEM CORRESPONDÊNCIA

PfPw

AQUISIÇÃO DE DADOS

Elementos envolvidos para aquisição de dados:

Conclusão:






Etapas Envolvidas







Etapas Envolvidas

Define o método pelo qual a calibração em si é calculada.

Calibração

MÉTODOS

TSAI, ZHANG, PONTOS CIRCULARES,DIRETO,...

CALIBRAÇÃO






Etapas Envolvidas







Etapas EnvolvidasOtimização

Define o método que irá otimizar os resultados da calibração.

MÉTODOS

LEVENBERG-MARQUARDT, GLOPTIPOLY,...

OTIMIZAÇÃO






Etapas Envolvidas

UsuárioAQUISIÇÃO DE DADOS

Equipamento, Padrão,Imagem, Correspondência

CALIBRAÇÃOMétodos de Calibração (Tsai,

Zhang, …)

OTIMIZAÇÃOMétodos de Otimização

(Levenberg-Marquardt, Gloptipoly, …)Dados da Câmera




Sistema de Calibração

EditCalib/ ExecCalib

EditCalib - Responsável pela criação e edição de pipelines de calibração.

ExecCalib - Responsável pela execução de pipelines de calibração.

IntroduçãoCalibração de Câmera

Sistema de CalibraçãoResultadosConclusão




Resultados

CorrespondênciaExecCalib

CorrespondênciaCorrespondência com câmera


Resultados




ExecCalibCalibração de uma câmera


Resultados



ExecCalibReprojeção do padrão com a câmera virtual calibrada

Exemplo 1.



Resultados






Resultados




Exemplo 2.



Resultados






Resultados




Exemplo 3.





Conclusão

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.




Trabalhos Futuros

Inclusão de novos métodos de calibração, como Zhang e método dos pontos circulares.

Implementar um ambiente 3D que simule a reconstrução dos equipamentoscalibrados.

Realizar mais testes, e implementar a reprojeção utilizando outros padrões e métodos de correspondência.




Referências Bibliográficas

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Referências Bibliográficas

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