High-Accuracy Camera Calibration and Scene Acquisition PDF
Preview High-Accuracy Camera Calibration and Scene Acquisition
Scuola Dottorale di Ateneo Graduate School Dottorato di ricerca in Informatica Ciclo 27 Anno di discussione 2015 High-Accuracy Camera Calibration and Scene Acquisition SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE DI AFFERENZA: INF/01 Tesi di Dottorato di Filippo Bergamasco, matricola 820576 Coordinatore del Dottorato Tutore del Dottorando Prof. Riccardo Focardi Prof. Andrea Torsello UNIVERSITÀ CA’ FOSCARI VENEZIA ◦ DOTTORATO DI RICERCA IN INFORMATICA, 27 CICLO (A.A. 2011/2012 – 2013/2014) High-Accuracy Camera Calibration and Scene Acquisition SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE DI AFFERENZA: INF/01 TESI DI DOTTORATO DI FILIPPO BERGAMASCO MATR. 820576 TUTORE DEL DOTTORANDO AndreaTorsello COORDINATORE DEL DOTTORATO RiccardoFocardi October,2014 Author’sWebPage: http://www.dsi.unive.it/~bergamasco Author’se-mail: [email protected] Author’saddress: DipartimentodiScienzeAmbientali,InformaticaeStatistica UniversitàCa’FoscariVenezia ViaTorino,155 30172VeneziaMestre–Italia tel. +390412348465 fax. +390412348419 web: http://www.dais.unive.it TomybelovedFrancesca, forherunconditionalandcontinuous supportovertheyears. Tomyfamily,AndreaTorselloandthewholecv::labgroup -FilippoBergamasco Abstract Inthisthesiswepresentsomenovelapproachesinthefieldofcameracalibrationand high-accuracy scene acquisition. The first part is devoted to the camera calibration problemexploitingtargetscomposedbycircularfeatures. Specifically,westartbyim- provingsomepreviousworkonafamilyoffiducialmarkerswhichareleveragedtobe used as calibration targets to recover both extrinsic and intrinsic camera parameters. Then,byusingthesamegeometricconceptsdevelopedforthemarkers,wepresenta methodtocalibrateapinholecamerabyobservingasetofgenericcoplanarcircles. Inthesecondpartwemoveourattentiontounconstrained(non-pinhole)camera models. We begin asking ourselves if such models can be effectively applied also to quasi-centralcamerasandpresentapowerfulcalibrationtechniquethatexploitactive targetstoestimatethehugenumberofparametersrequired. Then,weapplyasimilar method to calibrate the projector of a structured-light system during the range-map acquisition process to improve both the accuracy and coverage. Finally, we propose a way to lower the complexity of a complete unconstrained model toward a pinhole configurationbutallowingacompletegenericdistortionmap. In the lastpartwe study two different scene acquisition problems, namely: Accu- rate3Dshapereconstructionandobjectmaterialrecovery. Intheformer,wepropose a novel visual-inspection device for the dimensional assessment of metallic pipe in- takes. In the latter, we formulate a total-variation regularized optimization approach forthesimultaneousrecoveryoftheopticalflowandthedichromaticcoefficientsofa scenebyanalyzingtwosubsequentframes. Sommario In questa tesi sono proposti nuovi approcci nel campo della calibrazione di video- cameredigitaliericostruzioneaccuratadellascena. Laprimaparteèdedicataalprob- lema della calibrazione, affrontato sfruttando target composti da pattern di features circolari. Nello specifico vengono dapprima approfonditi degli approcci precedente- mentepubblicatidall’autoresufamigliedifiducialmarkersbasatisuschemidipunti circolariestudiatoilloroutilizzocometargetdicalibrazione. Successivamente,sfrut- tando alcuni concetti di geometria proiettiva introdotti per i markers, viene discusso unmetodoperlacalibrazionedivideocamerepinholeattraversol’analisidiinsiemidi genericicerchicoplanari. Nella seconda parte della tesi vengono approfondite tematiche riguardanti la cal- ibrazione di videocamere assumendo un modello a raggi liberi non pinhole. La trat- tazioneiniziaponendosiilquesitosetalimodellipossanoefficacementeesseresfrut- tati (in termini di accuratezza e facilità di calibrazione) anche nei contesti in cui il modello pinhole con distorsione radiale è globalmente considerato ottimale. Nello studio della questione viene proposta una tecnica di calibrazione basata su un ot- timizzazione alternata di un funzionale che permette la stima dei parametri che de- scrivonociascunraggiosfruttandocorrispondenzericavatedatargetattivi. Successi- vamente, la stessa tecnica viene utilizzata per calibrare il proiettore di un sistema di scansionealucestrutturataincontemporaneaconilprocessodiacquisizione. Infine, viene proposto un modello a raggi liberi vincolati a passare per un unico centro ot- tico,fornendoquindiunametodologiapercrearecamerepinholevirtualidotatediuna mappadidistorsionecompletamentenonvincolata. L’approcciocombinalapotenza del modello pinhole (offrendo tutti gli strumenti matematici di geometria proiettiva) conl’accuratezzadiunmodelloaraggiliberi. Infine, nell’ultima parte vengono affrontati due diversi problemi di acquisizione. Nel primo, viene proposto un sistema industriale di misurazione di imboccature el- littiche di tubature. Nel secondo viene presentato un algoritmo per la stima simul- taneadeiparametridelmodellodicromaticoedell’opticalflowapartiredadatimulti- spettraliacquisitidaunascena.
Description:The list of books you might like
