Parameter extraction and image enhancement for catadioptric omnidirectional cameras

Abstract

ÖZ KATADIOPTRIK TUMYONLU KAMERALAR IÇIN PARAMETRE ÇIKARIMI VE İMGE İYİLEŞTİRMESİ BAŞTANLAR, Yalın Yüksek Lisans, Bilişim Sistemleri Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Yasemin YARDIMCI Nisan 2005, 1 14 sayfa Bu tezde, katadioptrik tüm yönlü görüntüleme sistemleri detaylı olarak incelenmiştir. Farklı kamera-ayna konfigürasyonları için tüm yönlü imge oluşum özellikleri ve panoramik ve perspektif görüntü oluşumu için geometrik bağıntılar özetlenmiştir. Bir hiperbolik aynalı görüntüleme sisteminin bilinmeyen parametrelerinin çıkarımı için bir nokta setinin gerçek dünya koordinatlarım ve tüm yönlü imge üzerindeki eşleniklerini kullanan bir yöntem geliştirilmiştir. Ayrıca, hiperbolik ayna parametreleri arasında doğrusal bir ilişki tespit edilmiştir. Yapılan araştırma ve buluntular bu tür görüntüleme sistemlerinin kalibrasyonu için önem taşımaktadır. vıTüm yönlü görüntüden panoramik görüntüye geçiş sırasında yaşanan üst örneklemeden kaynaklanan çözünürlük problemi tanımlanmıştır. Standart aradeğerleme yöntemlerinin panoramik imgeler üzerindeki iyileştirme etkileri incelenmiş ve çözünürlük kalitesini artırmak amacıyla kenar sezimi tabanlı teknikler geliştirilmiştir. Ayrıca, panoramik görüntü oluşumu için projeksiyon yüzeyi alternatifleri değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler: Tüm yönlü kamera, panoramik kamera, katadioptrik kamera, kamera kalibrasyonu, aradeğerleme vii

ABSTRACT PARAMETER EXTRACTION ANDIMAGE ENHANCEMENT FOR CATADIOPTRIC OMNTOIRECTIONAL CAMERAS BAŞTANLAR, Yalın M.Sc., Department of Information Systems Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Yasemin YARDIMCI April2005, IHpages in this thesis, catadioptric omnidirectional imaging systems are analyzed in detail. Omnidirectional image (ODI) formation characteristics of different camera-mirror configurations are examined and geometrical relations for panoramic and perspective image generation with common mirror types are summarized. A method is developed to determine the unknown parameters of a hyperboloidal- mirrored system using the world coordinates of a set of points and their corresponding image points on the ODI. A linear relation between the parameters of the hyperboloidal mirror is determined as well. Conducted research and findings are instrumental for calibration of such imaging systems. ivThe resolution problem due to the up-sampling while transferring the pixels from ODI to the panoramic image is defined. Enhancing effects of standard interpolation methods on the panoramic images are analyzed and edge detection-based techniques are developed for improving the resolutional quality of the panoramic images. Also, the projection surface alternatives of generating panoramic images are evaluated. Keywords: Omnidirectional camera, catadioptric camera, panoramic vision, camera calibration, interpolation v