Реализация алгоритма определения пространственных координат и угловой ориентации объекта по реперным точкам, использующего информацию от одной камеры

Реализация алгоритма определения пространственных координат и угловой ориентации объекта по реперным точкам, использующего информацию от одной камеры

Автор: Кудинов Игорь Алексеевич, Павлов Олег Вячеславович, Холопов Иван Сергеевич

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Обработка изображений: Восстановление изображений, выявление признаков, распознавание образов

Статья в выпуске: 3 т.39, 2015 года.

Бесплатный доступ

Рассмотрен алгоритм определения пространственной ориентации объекта с размещёнными на его поверхности реперными излучателями с использованием одной откалиброванной видеокамеры. Алгоритм основан на последовательном решении задачи perspective-four-point и уточнении пространственных координат реперов с применением метода оптимизации Левенберга - Марквардта. Показано, что при нахождении в поле зрения камеры четырёх реперов с априорно известными расстояниями между ними, измеренными с погрешностью не более 0,15 мм, возможно определение угловой ориентации объекта в реальном масштабе времени с погрешностью не более 20 угловых минут.

Еще

Калибровка камеры, дисторсия, алгоритмы pnp, алгоритм левенберга - марквардта

Короткий адрес: https://sciup.org/14059377

IDR: 14059377

Список литературы Реализация алгоритма определения пространственных координат и угловой ориентации объекта по реперным точкам, использующего информацию от одной камеры

  • Hartley, R. Multiple View Geometry in Computer Vision/R. Hartley, A. Zisserman. -2nd ed. -Cambridge: Cambridge University Press, 2003. -656 р.
  • Maier, D. An Efficient and Accurate Method for 3d-point Reconstruction from Multiple Views/D. Maier, B. Liu, M. Yu, R. Maenner//International Journal of Computer Vision. -2005. -Vol. 65(3). -P. 175-188.
  • Rothwell, C. A Comparison of Projective Reconstruction Methods for Pairs of Views/C. Rothwell, O. Faugeras, G. Csurka//Computer Vision and Image Understanding. -1997. -Vol. 68(1). -P. 37-58.
  • Pollefeys, M. Detailed Real-Time Urban 3D Reconstruction From Video/M. Pollefeys, D. Nister, J.-M. Frahm, A. Akbarzadeh, P. Mordohai, B. Clipp, C. Engels, D. Gallup, S.-J. Kim, P. Merrell, C. Salmi, S. Sinha, B. Talton, L. Wang, Q. Yang, H. Stewenius, R. Yang, G. Welch, H. Towles//International Journal of Computer Vision. -2008. -Vol. 78(2-3). -P. 143-167.
  • Handbook of Mathematical Models in Computer Vision/ed. by N. Paragios, Y. Chen and O. Faugeras. -NY: Springer Science + Business Media, 2006. -606 p.
  • Грузман, И.С. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие/И.С. Грузман, В.С. Киричук, В.П. Косых, Г.И. Перетягин, А.А. Спектор. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. -352 с.
  • Гошин, Е.В. Решение задачи автокалибровки камеры с использованием метода согласованной идентификации/Е.В. Гошин, В.А. Фурсов//Компьютерная оптика. -2012. -Т. 36, № 4. -С. 605-610.
  • Medioni, G. Emerging Topics in Computer Vision/G. Medioni, S.B. Kang. -New Jersey: Prentice Hall, 2004. -654 p.
  • Hartley, R. In Defence of the 8-point Algorithm/R. Hartley//Proc. of 5th International Conference on Computer Vision, 20-23 Jun 1995. -Cambridge, MA, 1995. -P. 1064-1070.
  • Heikkilä, J. A Four-Step Camera Calibration Procedure with Implicit Image Correction/J. Heikkilä, O. Silvén//Proceedings of IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, 17-19 Jun 1997. -San Juan, 1997. -P. 1106-1112.
  • Zhang, Z. A Flexible New Technique for Camera Calibration/Z. Zhang//IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -2000. -Vol. 22(11). -P. 1330-1334.
  • Zhang, Z. Flexible Camera Calibration by Viewing a Plane from Unknown Orientations/Z. Zhang//Proc. IEEE International Conference on Computer Vision. -Vol. 1, 20-27 Sep 1999. -Kerkyra, 1999. -P. 666-673.
  • Tsai, R.Y. A Versatile Camera Calibration Technique for High-Accuracy 3d Machine Vision Metrology Using Off-The-Shelf TV Cameras and Lenses/R.Y. Tsai//IEEE Journal on Robotics and Automation. -1987. -Vol. 3(4). -P. 323-344.
  • Levenberg, K. A Method for the Solution of Certain Problems in Least Squares/K. Levenberg//Quarterly of Applied Mathematics. -1944. -Vol. 2. -P. 164-168.
  • Marquardt, D. An Algorithm for Least-Squares Estimation of Nonlinear Parameters/D. Marquardt//SIAM Journal on Applied Mathematics. -1963. -Vol. 11. -P. 431-441.
  • More, J. The Levenberg-Marquardt Algorithm: Implementation and Theory/J. More//Numerical Analysis. Lecture Notes in Mathematics. -1978. -Vol. 630. -P. 105-116.
  • Faugeras, O. Three-Dimensional Computer Vision: a Geometric Viewpoint/O. Faugeras. -MIT Press, 1993. -662 p.
  • Lee, G.H. RS-SLAM: RANSAC Sampling for Visual FastSLAM/G.H. Lee, F. Fraundorfer, M. Pollefeys//Proceedings IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 25-30 Sept 2011. -San Francisco, CA, 2011. -P. 1655-1660.
  • Brown, D.C. Decentering Distortion of Lenses/D.C. Brown//Photogrammetric Engineering. -1966. -No 5. -P. 444-462.
  • Жимбуева, Л.Д. Метод определения суммарной дисторсии цифровых изображений/Л.Д. Жимбуева//Компьютерная оптика. -2011. -Т. 35, № 3. -С. 347-355.
  • Ma, L. Flexible Camera Calibration Using a New Analytical Radial Undistortion Formula with Application to Mobile Robot Localization/L. Ma, Y. Chen, K.L. Moore//Proceedings Intelligent Control IEEE International Symposium, 8 Oct 2003. -Houston, 2003. -P. 799-804.
  • Quan, L. Linear N Point Camera Pose Determination/L. Quan, Z. Lan//IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -1999. -Vol. 21(8). -P. 774-780.
  • Quan, L. Linear N³4-Point Pose Determination/L. Quan, Z. Lan: IEEE International Conference on Computer Vision, 4-7 Jan 1998. -Bombay, 1998. -P. 778-783.
  • Chou, S.-C. Complete Solution Classification for the Perspective-Three-Point Problem/S.-C. Chou, X.-S. Gao//IEEE Trans. Pattern Analysis and Machine Intelligence. -2003. -Vol. 25(8). -P. 930-943.
  • Haralick, R.M. Review and Analysis of Solutions of the Three Point Perspective Pose Estimation Problem/R.M. Haralick, C.-N. Lee, K. Ottenberg, M. Nolle//International Journal of Computer Vision. -1994. -Vol. 13(3). -P. 331-356.
  • Зейналов, Р.Ш. Оценка траектории движения объекта с использованием инфракрасных маркеров/Р.Ш. Зейналов, А.А. Якубенко, А.С. Конушин//Материалы 14-й международной конференции «Цифровая обработка сигналов и ее применение» (DSPA-12), 28-30 марта 2012. -М.: ИПУ РАН, 2012. -Т. 2. -С. 267-271.
  • Maths -Rotation Conversions . -URL: http://www.euclideanspace.com/maths/geometry/rotations/conversions/index.htm (дата обращения: 05.12.2014).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp