Calibração de câmeras para teleoperação de robôs móveis.

• Autor(a) principal: Silva, Silvana Aparecida Graminho da
• Data de Publicação: 2000
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-11032024-102243/
• topic: Robôs; Robots

Existe uma necessidade crescente do homem em realizar tarefas complexas operadas remotamente e extender sua inteligência e experiência a aplicações distantes. Operações submarinas, de minas, nucleares, cirúrgicas e uma larga variedade de outrostrabalhos perigosos e delicados são exemplos de operações complexas que podem ser efetuadas a distância. Para controlar o movimento dos robôs a distância utiliza-se a teleoperação onde o robô é monitorado de um computador para realizar osmovimentos pré-definidos e, para se ter acesso ao local de trabalho do robô são utilizadas câmeras de vídeo e outros sensores. Dependendo do ambiente, pode-se utilizar uma ou mais câmeras fixas no local, ou ainda, uma câmera acoplada ao própriorobô. Com a câmera fixa o robô opera em tempo real e tem certa autonomia para desviar obstáculos e evitar colisões. Para qualquer aplicação onde exista uma relação entre a imagem 2D e a realidade 3D, deve ser feita a calibração da câmera, quecorresponde a obtenção dos seus parâmetros intrínsecos (características geométricas e ópticas da câmera) e extrínsecos (a posição e a orientação da câmera em relação a um sistema de coordenadas globais). O trabalho apresenta um novo método decalibração explicita de câmeras de vídeo fixas para aplicações em teleoperação de robôs móveis. Através do processamento de imagens capturadas pela câmera do robô, cujo formato é cilíndrico, obtém-se os dados necessários para determinar aposição ea orientação da câmera em relação a um sistema de coordenadas globais. O método não utiliza nenhum padrão de referência ou marcas no robô e basea-se no movimento do robô, sendo dados o ângulo e a distância a ser percorrida. Paracalibração da câmera pelo método proposto são necessárias duas posições conhecidas de um robô com as respectivas imagens, a distância focal, a distância entre as duas posições e o raio do robô. ) Os dados obtidos da imagem são os eixos maior e menor e as inclinações das elipses (projeções do robô nas imagens). Considerando todas as possíveis posições relativas do eixo óptico da câmera são necessárias várias análises para seobter as equações matemáticas em cada situação. Para refinamento do método utilizam-se quatro imagens provenientes dos vértices do quadrado (cujas dimensões são conhecidas) formado pelo deslocamento do robô, das quais são calculadas ascoordenadas centrais das quatro posições do robô. A partir destas coordenadas constrói-se o mapa virtual do ambiente de trabalho, através do qual pode-se obter uma relação métrica entre os pixels das imagens, a altura e os ângulos de inclinaçãoda câmera. Conhecendo-se estes valores é possível determinar as coordenadas de qualquer posição do robô no ambiente de trabalho. Utilizando-se as quatro imagens, o método pode ser adaptado para qualquer formato de robô. Os resultados obtidoscomprovam a eficiência das equações desenvolvidas para calibração da câmera.