Title Optički postupak digitalizacije oblika projiciranjem kodiranog svjetla Title (english) Optical method for shape digitalization by coded light projection Author Nenad Drvar Mentor Stjepan Jecić (mentor)Committee member Vedran Mudronja (predsjednik povjerenstva)Committee member Stjepan Jecić (član povjerenstva)Committee member Mirko Butković (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2008-01-09, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 53 - Physics Abstract U radu je razmatrana problematika razvoja optičkog sustava koji digitalizaciju oblika površine provodi projiciranjem nekoherentnog kodiranog svjetla. Cilj je razvoj fleksibilnog sustava s proizvoljnim brojem kamera koji će imati mogućnost variranja vanjskih parametara kalibracije. želi se poboljšati prilagodljivost sustava mjernom zadatku, smanjiti broj potrebnih projekcija za digitalizaciju kompletnog mjernog volumena te postići povećanje prostorne rezolucije bez povećanja rezolucije kamera. Eliminirat će se potreba za specijalnim planarnim kalibracijskim objektima, odnosno ostvariti mogućnost kalibracije sustava s više kamera slobodnim kalibrom. Primjena metode izjednačenja zrakovnog snopa omogućila je variranje vanjskih parametara kalibracije te modeliranje proizvoljnog broja kamera. Mogućnost promjene orijentacije kamera dovodi do veće slobode u prilagođavanju projekcijskog sustava zadanom mjernom zadatku. Eksperimentalno je dokazano da se sustav sa četiri kamere u više konfiguracija može kalibrirati korištenjem mjernog objekta kao slobodnog kalibracijskog objekta. Povećanje broja kamera dovodi do ujednačavanja unutrašnjih parametara kalibracije, što je posebno izraženo kod slobodnog prostornog kalibracijskog objekta. Predloženom apsolutnom metodom određivanja stereoparova za unakrsno projicirane svjetlosne uzorke vremenskog faznog pomaka i Gray koda, eliminirana je potreba za dvostrukim pretraživanjem faznih slika, te utjecaj diskontinuiteta. Ubrzano je indeksiranje stereoparova, svaki piksel u korištenoj kameri kodiran je jedinstvenim kodom, neovisno o susjednim pikselima i susjednim kamerama. Kombinacijom amplitudnog filtriranja slike parcijalnih faza i gradijentnog filtriranja slike apsolutnih faza eliminirana su kritična područja, te smanjen broj pogrešno identificiranih stereoparova. Uvođenjem 1,2,3,4 načina analize povećana je prostorna rezolucija, odnosno definicija površinskih detalja. Uvođenjem 4-3-2 postupka triangulacije omogućeno je trianguliranje i onih točaka koje nisu istovremeno vidljive u svim kamerama, a njihovom kombinacijom postignuta je i mogućnost digitalizacije površina djelomično zasjenjenih površinskim artefaktima. Provedenim eksperimentima pokazalo se da je povećanje broja kamera i mogućnost variranja vanjskih parametara orijentacije kamera dovelo do povećanja potpunosti digitalizacije površine, odnosno do smanjenja neophodnog broja projekcija u odnosu na sustave prethodnih tipova.
Abstract (english) This dissertation discusses development of the optical system that performs digitalization of surfaces by projecting non-coherent coded light patterns. The aim of this paper is development of the flexible system that could utilize arbitrary number of cameras that will have the possibility of altering external calibration parameters. System should be able to adapt to the scanned object, require lower number of projections to digitalize object compared to similar systems, and increase the spatial resolution without the need for the actual camera resolution increase. The need for the special planar calibration objects will be eliminated by providing means to calibrate multi camera system with freeform object. The utilization of bundle adjustment method provided means to calibrate and model multiple camera system with variable external calibration parameters. The possibility of changing camera orientation led to a greater freedom when it comes to adjusting projection system to the measurement task. It is experimentally demonstrated that four camera system can be calibrated by using measuring object as free-form calibrating object. Increased number of cameras led to balancing internal calibration parameters, whose convergence is faster when utilizing free-form calibration object. Proposed absolute method of determining stereo pairs, for cross-projected temporal phase shifting and Gray code patterns, eliminates the need for twofold phase image scanning and the influence of discontinuities. Stereo pair indexing is speed up and each pixel in utilized cameras can be coded by unique number, regardless of neighboring pixels and cameras. By combining amplitude filtering of partial phase images and gradient filtering of absolute phase images critical image areas were detected and removed. That reduced number of stereo pair identification errors thus reducing number of outliers. By introducing 1,2,3,4 analysis, spatial resolution and surface details definition are improved. Triangulation in 4-3-2 order allowed determination of object points that are not at the same time visible in all utilized cameras. Combination of both methods made possible to digitize points that are partially occluded by surface artifacts. Conducted experiments demonstrated that the increase of number of utilized cameras and the possibility to vary their external parameters increased surface digitalization completeness by reducing number of projections, compared to two or single camera systems.
Keywords
digitalizacija prostornog oblika
metoda kodiranog svjetla
varijabilni parametri kalibracije
sustav sa više kamera
problem jednoznačnosti
slobodni kalibar
Keywords (english)
shape digitalization
coded light method
variable calibration parameters
multi camera system
uniqueness problem
free form calibration object
Language croatian URN:NBN urn:nbn:hr:235:201677 Study programme Title: Mechanical Engineering and Naval Architecture Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Open access Terms of use Created on 2020-12-02 11:32:35
