Detecção topológica de padrões xadrez para calibração de câmeras

• Autor(a) principal: Laureano, Gustavo Teodoro
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18152/tde-10122013-094033/
• topic: Calibração de câmeras; Calibration patterns; Camera calibration; Detecção topológica; Padrões de calibração; Pattern recognition; Reconhecimento de padrões; Topological detection

A identificação de pontos em padrões de calibração é relatada como uma fase trabalhosa nos processos de calibração de câmeras. Essa etapa é sensível à presença de ruídos e geralmente requer a identificação de muitos pontos de controle. A detecção automática de padrões de calibração é fundamental para a automatização desse processo. Os trabalhos existentes são poucos e implementam soluções semi-automáticas ou, quando automáticas, não lidam com imagens distorcidas, com inclinações acentuadas ou exigem a detecção de todos os pontos apresentados pelo padrão de calibração. O presente trabalho vem contribuir com essa área propondo uma metodologia, denominada Chessboard Topological Detection (ChTD), completamente automática, aplicável a imagens com alta distorção, independente da detecção completa do padrão e que apresenta melhor aproveitamento dos pontos e do conjunto de imagens de calibração. A metodologia proposta é baseada em três etapas: a detecção estrutural dos pontos de interesse; triangulação e filtragem dos pontos encontrados com base em regras topológicas; e a propagação e ajuste de coordenadas via conectividade dos pontos vizinhos. A partir dessa metodologia foi implementada uma ferramenta que permite extrair pontos de calibração de um padrão xadrez de forma simples e completamente automática. Na avaliação do método ChTD foi realizada uma comparação com a função findChessBoardCorners da biblioteca OpenCV usando conjuntos de imagens reais e sintéticas. Os testes realizados com imagens reais possibilitaram comparações numéricas da quantidade de pontos e de padrões detectados, e os com imagens sintéticas permitiram avaliar o ChTD diante de inclinações do padrão e ruídos controlados. Pelos resultados obtidos foi possível verificar que o ChTD foi superior ao método do OpenCV, apresentando menor dependência à inclinação do padrão, melhor aproveitamento dos pontos e das imagens de calibração e realizando a detecção em imagens distorcidas. O ChTD é executado em um único passo, diferenciando-se do método do OpenCV que faz transformações sucessivas da imagem. A metodologia desenvolvida é modularizada, possibilitando o uso de outros algoritmos em suas fases intermediárias.