CALIBRAÇÃO DE UM SISTEMA POLI-DIÓPTRICO COM … · system and (j) ricoh theta m15. introduÇÃo sistema campo metodologia resultados consideraÇÕes finais agradecimentos sistemas

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CALIBRAÇÃO DE UM SISTEMA POLI-DIÓPTRICO COM INJUNÇÕES DEESTABILIDADE DA ORIENTAÇÃO RELATIVA

MARIANA BATISTA CAMPOSANTONIO MARIA GARCIA TOMMASELLI

JOSÉ MARCATO JUNIOREIJA HONKAVAARA

2

(a) (b) (c)

(f)

(d) (e)

(g) (h) (i)

(j)

(a) Giroptic 360cam, (b) Go Pro 360°, (c) Lady bug2, (d)CentrCamera CEO, (e)

360°fly, (f) Kodak PixPro SP360, (g)V360°, (h) Lady bug5, (i) Google Jump

system and (j) Ricoh Theta M15.2

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO METODOLOGIA

SISTEMAS POLI-DIOPTRICOS:

MULTIPLAS CÂMARAS ARRANJANDAS NA

MESMA ESTRUTURA PARA COBRIR UM

CAMPO DE VISÃO 360° (MAAS, 2008).

MOTIVAÇÃO:

• AMPLO CAMPO DE VISADA

• BAIXO CUSTO

• DESIGN – PESO E TAMANHO

• PROCESSAMENTO INTUITIVO

APLICAÇÕES FOTOGRAMETRIA À

CURTA DISTÂNCIA

• ROBÓTICA: NAVEGAÇÃO

• MAPEAMENTO DE INTERIORES

• MAPEAMENTO URBANO

• MAPEAMENTO FLORESTA

OBJETIVO: DETERMINAR

EXPERIMENTALMENTE UMA METODOLOGIA

PARA A CALIBRAÇÃO DE UM SISTEMA POLI-

DIOPTRICO DE BAIXO CUSTO

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INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO

CALIBRAÇÃO DE CÂMARAS

αPs.

cβ

x

y

z

GEO

MET

RIA

DA

S LE

NTE

S FI

SHEY

E

DESAFIOS:

METODOLOGIA

GEO

MET

RIA

PER

SPEC

TIV

A

αPs.

P

cβ

x

y

z

P

44

INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO

DESAFIOS:

METODOLOGIA

SISTEMA MULTI-CÂMERAS:

• MAIS DE UM CONJUNTO DE POI

• PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

OFFSETS

OFFSETS:

• ANGULARES

• LINEARES

TRABALHOS RELACIONADOS

MATLAB TOOLBOX:

Scaramuzza et al., (2006);

Kannala et al., (2006) ;

Bouguet et al. (2002).

PROGRAMAS COMERCIAS:

PhotoScan (Agisoft, 2016)

PhotoModeler (EOS Systems, 2014).

CALIBRAÇÃO SIMULTÂNEA DOS POI E POR

55


66


AQUISIÇÃO DINAMICADUAL-VIDEO29 frames/s

AQUISIÇÃO ESTÁTICA IMAGEM PANORÂMICA

1 frames/8s

AGRADECIMENTOS

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INTRODUÇÃO SISTEMA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAISCAMPO METODOLOGIA

CAMPOS et al, 2018SENSORS - MDPI

INTRODUÇÃO SISTEMA METODOLOGIA RESULTADOS CONSIDERAÇÕES FINAIS AGRADECIMENTOSCAMPO

160 alvos codificados - ARUCO (21cm x 21cm) - Detecção automática (MUÑOZ-SALINAS, 2012)



AQUISIÇÃO DOS DADOS MODELO MATEMÁTICO

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA

RECONTRUÇÃO 3D

SENSOR 1: 20 IMAGENSSENSOR 2: 16 IMAGENS

13 IMAGENS SIMULTÂNEAS

GSD MÉDIO4 mm - 6 mm

OBSERVAÇÕES NA IMAGEM: ACURÁCIA SUBPIXELCOORDENADAS DE TERRENO: ACURÁCIA DE 5 mm

EOP INICIALX0, Y0, Z0 – 0.5 Metros

ω, ϕ, κ – 10°

DATA SET:


QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir os feixes de raios formadores das imagens geradas pela Ricoh Theta S?




RECONTRUÇÃO 3D

121212


MODELO MATEMÁTICO

13

DESVIO PADRÃOrproj – rimg

EQUIDISTANTE = 0,05 mm

ESTEREOGRÁFICA = 0,07mm

EQUISÓLIDA=0,1 mm

ORTOGONAL= 0,22 mm


MODELO MATEMÁTICO

MODELO CONRADY-BROWN

PROJEÇÃO EQUIDISTANTE

14


MODELO MATEMÁTICO

CMC (Calibração Multi-Camaras)

( MARCATO et al, 2015)


QUESTÕES:

Qual o modelo matemático mais adequado para reproduzir as imagens geradas pela Ricoh Theta S?

Qual o conjunto de parâmetros de orientação interior que pode ser considerado significante?




RECONTRUÇÃO 3D



SE:

MAGNITUDE DO PARÂMETRO > QUE O DESVIO PADRÃO

EFEITO DO PARÂMETRO > QUE O ERRO DE MEDIDA


QUESTÕES:



A diferença entre os POI de cada sensor é relevante?




RECONTRUÇÃO 3D

RMSE

0.0144 mm/ 2.88 pixels

6x o erro de medida

ZROT (HABIB et al., 2006)

18





QUESTÕES:




Quais injunções podem melhorar a estimativa dos POR?




RECONTRUÇÃO 3D

20

MATRIZ DE ORIENTAÇÃO RELATIVA:

DISTÂNCIA ENTRE OS CENTROS PERSPECTIVOS:

ELEMENTOS DE BASE:



Experimento A – Calibração de câmara individual sem injunções

Experimento B - Calibração de câmara simultânea sem injunções

Experimento C - Calibração de câmara simultânea com injunções de estabilidade na matriz de orientação

relativa e de distância.

Experimento D - Calibração de câmara simultânea com injunções de estabilidade na matriz de orientação

relativa e nos elementos de base.

21


PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA Quais injunções podem

melhorar a estimativa dos POR?


QUESTÕES:




Quais injunções podem melhorar a estimativa dos POR?

Qual o impacto na reconstrução 3D dos objetos?




RECONTRUÇÃO 3D

23

MODELO PERSPECTIVO

MODELO EQUIDISTÂNTE


GANHO DO MODELO UTILIZADO COM RELAÇÃO AS ABORDAGENS CLÁSSICAS DE CALIBRAÇÃO:

24


GANHO DA UTILIZAÇÃO DE INJUNÇÕES DE ESTABILIDADE NA ESTIMATIVA DOS POR:

Exp. Δω (σ) Δϕ (σ) Δk (σ) DPC (σ) mm Bx (σ) mm By (σ) mm Bz (σ)mm

D0.0149°(0.025ˮ)

0.0526°(0.024ˮ)

179.66°(0.025ˮ)

19.08(0.37)

-0.79 (0.22 )

0.41 (0.45)

19.04 (0.36 )

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ESTATÍSTICAS :

CONTROLE DE QUALIDADE POR DISTÂNCIAS:

EXPERIMENTOS A-D

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EXEMPLO: RECONTRUÇÃO 3D

MODELO EQUIDISTANTE

SEMI-ESFERA

CMC


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MODELO MATEMÁTICO → PROJEÇÃO EQUIDISTANTE + O MODELO DE DISTORÇÃO CONRADY BROWN

COM RELAÇÃO AS INJUNÇÕES DE ESTABILIDADE → NÃO HÁ NECESSIDADE DE MEDIDAS DIRETAS DOS ROP EDE INJUNÇÃO ABSOLUTA.

OS RESULTADOS APRESENTADOS MOSTRARAM QUE ESTES SISTEMAS DE BAIXO CUSTO ASSOCIADOS A UMMODELO MATEMÁTICO ADEQUADO E BOAS PRÁTICAS, PODEM FORNECER RESULTADOS ACEITÁVEIS PARAAPLICAÇÕES FOTOGRAMÉTRICAS, COMO O MAPEAMENTO MÓVEL E ORIENTAÇÃO ROBÓTICA.

ESSA METODOLOGIA PODE SER APLICADA PARA OUTROS SISTEMA OMNIDERECTIONAIS, COMO A SAMSUNGGEAR E A NIKON 360°.

MAIS DETALHES: Campos, M. B., Tommaselli, A. M. G., Marcato Junior, J., & Honkavaara, E. (2018). Geometricmodel and assessment of a dual‐fisheye imaging system. The Photogrammetric Record. (on line athttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/phor.12240)

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[email protected]

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PARÂMETROS ESTIMADOS :

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO INTERIOR :

PARÂMETROS DE ORIENTAÇÃO RELATIVA :

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