Desenvolvimento e análise de um digitalizador câmera-projetor de alta definição para captura de geometria e fotometria

• Autor(a) principal: Silva, Roger Correia Pinheiro
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/3515
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA; Calibração câmera projetor; Luz estruturada; Fotografia 3D; Geometria computacional; Camera Projector Calibration; Structured Light; 3D Photography; Computational Geometry

Um sistema câmera-projetor é capaz de capturar informação geométrica tridimensional de objetos e ambientes do mundo real. A captura de geometria em tal sistema baseia-se na projeção de luz estruturada sobre um objeto através do projetor, e na captura da cena modulada através da câmera. Com o sistema previamente calibrado, a deformação da luz projetada causada pelo objeto fornece a informação necessária para reconstruir a geometria do mesmo por meio de triangulação. Este trabalho descreve o desenvolvimento de um digitalizador câmera-projetor de alta definição (com resoluções de até 1920x1080 e 1280x720); são detalhadas as etapas e processos que conduzem à reconstrução de geometria, como calibração câmera-projetor, calibração de cores, processamento da imagem capturada e triangulação. O digitalizador desenvolvido utiliza a codificação de luz estruturada (b; s)-BCSL, que emprega a projeção de uma sequência de faixas verticais coloridas sobre a cena. Este esquema de codificação flexível oferece um número variado de faixas para projeção: quanto maior o número de faixas, mais detalhada a geometria capturada. Um dos objetivos deste trabalho é estimar o número limite de faixas (b,s)-BCSL possível dentro das resoluções atuais de vídeo de alta definição. Este número limite é aquele que provê reconstrução densa da geometria alvo, e ao mesmo tempo possui baixo nível de erro. Para avaliar a geometria reconstruída pelo digitalizador para os diversos números de faixas, é proposto um protocolo para avaliação de erro. O protocolo desenvolvido utiliza planos como objetos para mensurar a qualidade de reconstrução geométrica. A partir da nuvem de pontos gerada pelo digitalizador, a equação do plano para a mesma é estimada por meio de mínimos quadrados. Para um número fixo de faixas, são feitas cinco digitalizações independentes do plano: cada digitalização leva a uma equação; também é computado o plano médio, estimado a partir da união das cinco nuvens de pontos. Uma métrica de distância no espaço projetivo é usada para avaliar a precisão e a acurácia de cada número de faixas projetados. Além da avaliação quantitativa, a geometria de vários objetos é apresentada para uma avaliação qualitativa. Os resultados demonstram que a quantidade de faixas limite para vídeos de alta resolução permite uma grande densidade de pontos mesmo em superfícies com alta variação de cores.