Zhang Zhixian, Chengji Kun, Wu Xujuan
(Ingénierie, Shenyang Université aérospatiale École de l'électronique et de la communication, Shenyang, 110136)
: Système de mesure de vision stéréo binoculaires est un moyen important de la mesure industrielle, la reconstruction en trois dimensions de la décence de mesure jumelles de vision stéréo partie très importante. Modèle traditionnel de reconstruction basée sur le principe de la parallaxe est une abstraction idéalisée du système binoculaire de vision stéréo. Par l'analyse du processus de mise en correspondance réelle de l'avion aux points en trois dimensions, nous proposons une plus compatible avec la reconstruction du modèle de données réelles, les méthodes de reconstruction connus des lignes verticales dans des plans différents. Le procédé de calcul de leur respective deux point central optique des deux espace d'image composée de lignes droites perpendiculaires au grand public, à savoir deux lignes dans des plans différents pour localiser le point de point de distance minimum de l'espace à trois dimensions, et il est possible de déterminer de manière efficace le paramètre de distance minimale désadaptation des points . Nous avons vérifié par cette méthode d'essai. Les résultats montrent que cette méthode peut atteindre une précision de mesure d'une des méthodes de reconstruction 3D visuels classiques et détermine effectivement si les points désadaptation point de correspondance.
: Mesure de la vision binoculaire stéréo, lignes perpendiculaires communes dans des plans différents, les points désadaptation; reconstruction en trois dimensions
CLC: TP391 Code du document: ADOI: 10,19358 / j.issn.1674-7720.2017.04.024
Format Référence: Zhangzhi Xian, Chengji Kun, Wu Xujuan mâle vision binoculaire verticale dimensionnelle méthode de reconstruction [J] ses applications, 2017,36 (4): 80-83.
0 introduction
En trois dimensions technique de mesure sans contact est une vision stéréo principe de mesure basé sur la parallaxe. Acquises simultanément par deux caméras à différents angles de l'objet d'image à mesurer, puis en utilisant les coordonnées d'image des coordonnées du point caractéristique de son modèle à trois reconstruction tridimensionnelle de la mesure, l'information géométrique en trois dimensions acquises dernier objet à mesurer en ajustant ces points caractéristiques. Reconstruction de la technologie des jumelles de vision stéréo a pénétré dans tous les aspects de la vie des gens, la production et le travail a une importante valeur théorique et pratique. Il implique un large éventail de connaissances, il est une technologie globale, a de larges perspectives de développement et la vaste gamme d'applications [1]. Dans la reconstruction à trois dimensions, le point spatial en trois dimensions comme le plus structure de base des unités constitutives, en théorie peut être, à partir des lignes latérales constituant les points d'une ligne, puis pour former une structure en trois dimensions à travers les surfaces respectives. , Coordonnées spécifiques Par conséquent les points de mesure est l'espace le plus contenu stéréoscopique binoculaire de base. reconstruction stéréoscopique binoculaire est basée sur trois dimensions point d'acquisition de l'information.
La vision binoculaire pour calculer la parallaxe en utilisant le principe de l'image physique liée trigonométrie pour obtenir de plus amples informations sur l'espace en trois dimensions [2]. Pour comprendre le principe de la vision binoculaire, est généralement admis qu'il existe une structure très simple du système de vision binoculaire [3], deux caméras et leurs axes optiques de référence interne sont parallèles exactement la même que celle représentée sur la figure. Le système de référence (la connexion entre les deux centres optiques) coïncide avec un premier axe x de la caméra.
En ce qui concerne la construction générale du système de vision binoculaire ne peut pas garantir la caméra stricte deux système de coordonnées strictement parallèle. Habituellement modèle de mesure [4] plus facile de comprendre la structure de la vision binoculaire. Comme le montre la figure 2, la caméra coordonnée modèle du système ne nécessite pas deux strictement parallèles.
Pour le modèle de mesure, nous allons tout d'abord besoin d'obtenir des paramètres d'étalonnage de la caméra interne et externe, sauf que les paramètres externes sur le modèle de mesure doivent être mises en correspondance dans le système de mesure selon un système de mesure idéal et modèle de mesure généralement se contenter de faire la correction de distorsion de l'image, puis l'utilisation directe de la relation de position et d'orientation relative entre les deux caméras pour obtenir des informations de point en trois dimensions.
Cependant, étant donné que l'objectif d'imagerie fluoroscopique réelle est pas idéal, mais avec un degré de distorsion différent, la présence de la précision d'extraction de points caractéristiques de l'image d'interférence du bruit et d'autres raisons, telles que le point spatial est pas un modèle linéaire formé par le décrit la position, les données réelles ne sont pas deux lignes se coupent en un seul point, mais l'espace de configuration linéaire uniplanaire. D'autre part, le même nom pour les points ne correspondent pas, le processus de reconstruction ne peut pas être deux ou plusieurs algorithmes détermine le point de consigne de la même erreur de correspondance de nom. Le décalage dans tous les algorithmes correspondant ne sont pas complètement évité [5]. En raison de l'incertitude du point désadaptation peut provoquer des écarts graves de la reconstruction en trois dimensions du point spatial le point réel, affectent grandement la précision du système.
Les données réelles binoculaire vision stéréoscopique, en général, sur la base du modèle de mesure, à savoir deux lignes de visée peut être le centre optique de la caméra avec les deux points de liaison respectifs considérés comme deux surface différente linéaire de l'espace. [6], les points de reconstruction en trois dimensions peut être déterminée en obtenant les deux lignes dans des plans différents et des lignes perpendiculaires à des plans différents meilleure position connue estimation, alors il peut être déterminé si le point est un point de désadaptation basé sur le paramètre de distance.
Procédé de reconstruction tridimensionnelle perpendiculaire commune de
1,1 points de coordonnées d'étalonnage transformation et de la caméra
La correspondance entre l'image et les informations en trois dimensions est déterminée par le modèle géométrique de l'image de la caméra de ces paramètres sont les paramètres géométriques de l'appareil de modèle, les paramètres de la caméra, à savoir processus de résolution de processus d'étalonnage de la caméra [7]. calibration stéréo caméra de vision est une partie importante du système, est le lien de base de la reconstruction en trois dimensions. Dans un aspect, le modèle géométrique obtenu par les paramètres d'étalonnage de l'appareil de formation d'image servant à reconstruire les informations de structure tridimensionnelle, d'autre part, est présent dans la correction de la distorsion de l'objectif de la caméra pour assurer la précision des mesures.
Zhang Zhengyou algorithme d'étalonnage utilisé dans le groupe d'étude a proposé plaque d'étalonnage plane 2D [8], et en ne considérant que compte tenu de l'effet de distorsion de l'image tangentielle due à la distorsion sur la base de son algorithme original, de sorte que la correction de la distorsion de meilleurs résultats, plus précis .
Dans lequel, k1, k2 est un coefficient de distorsion radiale, p1, p2 coefficient de distorsion tangentielle, pd (xd, yd) comme les coordonnées d'image réelle, Pu (XU, YU) des coordonnées de l'image sans tenir compte de la distorsion de lentille linéaire modèle après les coordonnées d'image, à savoir la correction de la distorsion.
Étalonnage obtenir une relation transformée entre les deux paramètres internes de la caméra et la caméra système de coordonnées H. La référence interne peut être déterminé comme les coordonnées du centre optique de la caméra des points de coordonnées respectifs, puis deux relation de conversion en fonction du système de coordonnées de caméra H unifier tous les points le même système de coordonnées [9]. Ici, selon l'équation (2) pour unifier les trois points dans le système de coordonnées caméra gauche.
Dans lequel PR est le point de l'espace dans les coordonnées spatiales de la caméra droite système de coordonnées, les coordonnées spatiales du PL du point R dans le système de coordonnées de la caméra de gauche, une matrice de rotation, t est le système de coordonnées de caméra droite à une quantité de décalage du système de coordonnées caméra gauche.
De sorte que le même nom peut être d'un point de la caméra et le centre optique de chacun des quatre points constituant les deux lignes de visée de la vision binoculaire, et ces deux lignes dans des plans différents exprimés dans le même système de coordonnées.
Procédé de reconstruction perspective perpendiculaire commune 1,2
3, les deux constituent une paire de lignes de vue dans des plans différents. La distance minimale d'un point dans l'espace est l'intersection des lignes dans des plans différents perpendiculaires à la même des deux lignes dans des plans différents des deux lignes dans des plans différents. Voici le système de coordonnées caméra gauche est un système de coordonnées. Par conséquent, l'intersection avec la ligne perpendiculaire commune de la vue de la caméra gauche et choisie comme la meilleure estimation de point de reconstruction à trois dimensions.
Le P1, P2 et, les deux lignes droites de la vue sont configurés O1 O2:
L'intersection de deux lignes perpendiculaires de la vue du public sont:
M (x1 + M1T1, y1 + N1T1, z1 + p1t1)
N (x2 + m2t2, y2 + n2t2, z2 + p2t2)
Le paramètre de la distance minimale de deux lignes dans des plans différents:
Sélectionnez la ligne de mire de la caméra gauche intersection perpendiculaire commune de M est le meilleur point de reconstruction en trois dimensions. Dist paramètre de distance est la distance minimale de deux lignes de visée.
Par rapport aux procédés classiques connus méthode verticale de reconstruction en perspective pour obtenir un point de reconstruction en trois dimensions, en plus, on peut également obtenir un paramètre de distance linéaire surface différente. Dans le cas idéal, les deux points caractéristiques correspondent au paramètre de distance correcte est égale à zéro. Et dans la pratique correspondre à la correcte il y aura une légère déviation de position, mais l'écart est sensiblement sous-pixel, bien que le paramètre de distance ne sera pas nul, mais sa valeur sera comprise entre dans une petite. Lorsque le point de reconstruction des points désadaptation, les paires de points correspondant à l'erreur est imprévisible, au moins au niveau des pixels, ce qui peut être de plusieurs dizaines ou des centaines voire des pixels, et donc une forte augmentation de la valeur de paramètre de distance grande. Il est parce que le paramètre de distance de non-concordance de point de correspondance correcte sur le point de valeurs de différence, de sorte que cette valeur peut être utilisée comme un moyen efficace de criblage pour des points désadaptation.
Expérience 2 et en trois dimensions l'évaluation de la précision de la reconstruction
Ce papier largeur processus d'étalonnage en utilisant la plaque d'étalonnage de 500 mm étalonnage du système de vision stéréo binoculaire Halcon. L'obtention de l'étalonnage de la caméra en tant que référence interne, le tableau 2 indique le tableau 1, la relation de position relative entre les caméras gauche et droit sont présentées dans le tableau 3.
des expériences d'étalonnage de précision de la plaque à moins de 1 um, de manière perpendiculaire commune à vérifier la précision de la reconstruction en trois dimensions de marqueur de point par point correspondant à la reconstruction tridimensionnelle d'extraction de la plaque d'étalonnage. Expérience 8 autre plaque d'étalonnage de la position de prise de photographie, et la reconstruction en trois dimensions de drapeau à deux points de 375 mm, comme le montre la Fig.
Différents algorithmes de reconstruction en trois dimensions en utilisant le même nom est obtenu à partir du point de reconstruction à trois dimensions, et trois méthodes d'analyse de précision et de comparaison, comme indiqué dans le tableau 4. Three-dimensional procédé de reconstruction de puits vertical simultanés 16 points obtenus à partir du paramètre reconstruit Dist. Correspondant à l'algorithme, puis en utilisant les points caractéristiques correspondant extraits dans le système binoculaire, trouver l'erreur correspond automatiquement point par point dans l'identification manuelle. En outre obtenu à partir du paramètre reconstruit Dist, et est comparé avec le paramètre de distance paires de points en correspondance correctement, comme indiqué dans le tableau 5.
Comme cela est évident d'après le tableau 5, le point identifié correctement et les points désadaptation étaient significativement différents des paramètres de la distance Dist, et la valeur et la même précision de la reconstruction du système, la fluctuation de 5.10 m. Et désadaptation des points en raison de l'aspect aléatoire du paramètre de distance de non-concordance a une grande volatilité, et est beaucoup plus grand que le paramètre distance est obtenue à partir du point de mise en correspondance des paramètres corrects, il est possible de distinguer efficacement les points désadaptation basé sur les points de correspondance en fonction de .
3 Conclusion
Cet article propose une nouvelle reconstruction perpendiculaire commune basée sur la vision stéréo binoculaire vision stéréo méthode classique de reconstruction. On a vérifié expérimentalement que le procédé classique peut atteindre procédé de reconstruction en trois dimensions pour les points de la précision de la reconstruction. Tout en utilisant les lignes de paramètres de distance dans des plans différents du processus de reconstruction 3D de points obtenue par la détermination des points correspondant. En fixant une valeur de seuil appropriée peut filtrer automatiquement les points correspondants de faux reconstruits les points supprimés, non seulement peut améliorer l'efficacité de mesure et d'assurer encore la précision.
références
[1] FUSIELLO A.Uncalibrated reconstruction euclidienne: un examen [J] .Image et Vision Computing, 2000, 18 (67): .. 555563 [2] MA Song, Zhang Zhengyou Computer Vision théorie et algorithmes basés sur ordinateur [ M] Pékin: science Press, 1998.
[3] Ma Guizhen, Chen nouvelle technologie de positionnement des instruments de suivi du lièvre chirurgical de cheval de mer basée sur la vision binoculaire [J] Applications, 200526 microordinateur (2): .. 181183.
[4] Zhu Ji-IUG, dans les principes et méthodes de mesure visuelle Jing [M] Pékin: Industrie mécanique Presse, 2011.
[5] étude Liu Jingjing [D] positionnement tridimensionnel basé sur la technologie des jumelles de vision stéréo Wuhan: Université Huazhong des Sciences et de la technologie, 2007.
. [6] Lv Lingen, Koh Route géométrie analytique [M] Pékin: Higher Education Press, 2007.
[7] OPÉRATIONS vision machine [M] Pékin: Science Press, 2005.
[8] Zhang Zhengyou Une nouvelle technique souple pour l'étalonnage de la caméra [J] .IEEE Transactions sur le modèle d'analyse et de renseignement automatique, 2000,22 (11) :. 13301334.
[9]. STEGER C, M ULRICH, algorithmes de vision industrielle WIEDEMANN C. et applications [M] Yangshao Rong, Wu Di Jing, Duan Tokuyama, Pékin: Tsinghua University Press, 2008.
[10] LENZ RK, TSAI R Y. Techniques pour l'étalonnage du facteur d'échelle et le centre d'image pour une grande précision la métrologie de la vision de la machine 3D [C] Actes IEEE Conférence internationale sur la robotique et l'automatisation, Washington DC :. IEEE 1987: 68 75.
