Posicionamento de múltiplos objetos a partir de visão estéreo

Abstract

Este trabalho trata da estimação da posição tridimensional de múltiplos objetos a partir de imagens capturadas em um ambiente de visão estéreo. O formalismo matemático utilizado no projeto do sistema de visão estéreo inicia-se com a representação de cenário, levando todo o ambiente para um espaço euclidiano, também chamado de representação em três dimensões. Depois de representar o espaço euclidiano no sistema de visão estéreo, leva-se esse formalismo às projeções das imagens numa perspectiva da câmera ideal em coordenadas homogêneas, das quais se obtém a câmera com parâmetros intrínsecos e extrínsecos. A partir disso, utilizam-se os conceitos de visão estéreo e triangularização entre as câmeras para calcular a profundidade dos diversos objetos presentes no cenário. Assim, a reconstrução tridimensional da imagem é obtida. A validação dos algoritmos propostos é feita através de um experimento construído especialmente para o sistema de visão estéreo, em que foram colocadas duas câmeras com vistas semiparalelas em um ambiente, sendo também adicionada uma plataforma do tipo gimbal movimentando-se em três dimensões. Acima dessa, é colocado um plano com três pontos (marcadores), os quais simulam o movimento de três objetos. A partir daí, são capturadas duas imagens a serem processadas mediante os algoritmos propostos, resultando na reconstrução dos pontos no espaço tridimensional. O processo de validação se dá através da comparação entre as orientações dos planos fornecidos pelo algoritmo proposto e pelos comandos dos servomotores do gimbal.

The following study is about the estimation of three-dimensional position of multiple objects captured in images in a stereo vision setting. The mathematical formalism begins with the representation of motion in Euclidean space. After that, the projection of the images is performed in an ideal camera perspective using homogeneous coordinates. This results in the intrinsic and extrinsic parameters, which are part of the camera calibration. From that, stereo vision is used to obtain three-dimensional position of objects that are captured in the images from two cameras. Thus, depths of various objects are obtained to reconstruct their positions. The validation of the proposed algorithms are made through an experiment built for this purpose. This experiment uses two cameras with semi-parallel views to the center. In the center of the environment there is a gimbal platform, which performs a uniform motion. Above, there is a plan with three white dots, simulating the objects position. This motion captures two images, which are processed by the proposed algorithm. The validation consists in making a comparison between the orientation planes of the gimbal servomotors and reconstruction objects.