Laboratório de Robótica Móvel Instituto de Sistemas e Robótica Por João Filipe de Castro Ferreira Orientador: Jorge Dias Recuperação de Estruturas Tridimensionais.

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1 Laboratório de Robótica Móvel Instituto de Sistemas e Robótica Por João Filipe de Castro Ferreira Orientador: Jorge Dias Recuperação de Estruturas Tridimensionais Através de Projecção de Luz Estruturada

2  Construir um sistema protótipo de “scanning” tridimensional;  Usar esse sistema como “tubo de ensaio” para diversos algoritmos de recuperação e reconstrução 3D;  Realizar um sistema flexível, de forma a poder ser facilmente adaptado a outro tipo de tecnologias e algoritmos. Objectivos

3 Algumas Aplicações Projectos industriais; “Reverse engineering”; Simulação e análise; Povoação de mundos virtuais; “Faxing 3D”/“fabrico de sólidos de forma livre” (solid free-form fabrication - SFF).

4 Exposição do Problema Recuperação Tridimensional;Recuperação Tridimensional; Reconstrução TridimensionalReconstrução Tridimensional.

5 Método Proposto Uso de material de baixo custo: –uso do sistema tradicional de um feixe linear de laser; –utilização de apenas 1 câmara; Uso de reconstrução tridimensional gráfica baseada em NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines).

6 Matemática Subjacente Calibração de câmaras projectivas; Restrição imposta pela luz projectada; Homografias; Geometria epipolar; Reconstrução tridimensional usando polinómios de 3ª ordem (NURBS).

7 Calibração de Câmaras Projectivas

8 Restrições Tridimensionais Projecção de Luz Estruturada... Plano Imagem 22 33 11 z x y f Projector Objecto n p(u,v) P(X,Y,Z) ’ ’ ’ ’ ’ ’

9 Homografias

10 Geometria Epipolar

11 Reconstrução 3D Através de NURBS p 0 p 1 p 2 p 3

12 Abordagem – Módulos e Componentes PCControlador comLinux : Software de Controlo :Driver da Meteor Framegrabber ioctl Pan & Tilt Unit + Laser RS232 1 1 Câmara PAL Video Nocasopresente usa-se umcabo RCA-RCA 1..* 1

13 Abordagem – Setup Experimental laser-PTU câmara monitor para testes PC controlador “cordão umbilical”

14 Abordagem – Calibração Calibração dos planos-luz: 3 ou mais pontos representativos não-colineares são escolhidos para os definir; Calibração da câmara: todos os pontos (11 ou mais) usados para a estimação dos planos luz são reaproveitados para a determinação da matriz de calibração.

15 Abordagem – Calibração (cont.) Método de mínimos-quadrados – a Pseudo-Inversa; Consenso aleatório de amostras (adaptado) – RANSAC.

16 Abordagem – Algoritmos de Recuperação Tridimensional Recuperação usando distâncias absolutas: Geometria Projectiva; Recuperação usando distâncias relativas: Mapa de Disparidades.

17 “A Flexible New Technique for Camera Calibration”, por Zhengyou Zhang; “Surface Reconstruction from Unorganized Points”, por Hugues Hoppe. Investigação Futura – Algoritmos

18 Investigação Futura – Tecnologias Laboratório de Robótica Móvel Instituto de Sistemas e Robótica

19 Recuperação de Estruturas Tridimensionais Através de Projecção de Luz Estruturada