3 D position reconstruction of rigid bodies using single camera images

Abstract

oz 3 BOYUTLU UZAYDA CİSİMLERİN KONUMLARININ TEK KAMERA GÖRÜNTÜSÜ KULLANILARAK BELİRLENMESİ KILINÇ, İ. Alpar Yüksek Lisans Tezi, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Bülent E. PLATİN Eylül 1994, 130 sayfa. Bu çalışmada, pasif ikincil bir hedefin 3 boyutlu uzaydaki konumunu belirleyen parametrelerin ölçümü için bir metot sunulmaktadır. Ölçüm için, hedefin tek kamera görüntüsünden elde edilen çeper bilgisi kullanılmaktadır. Bu metot, önceki yıllarda geliştirilmiş, dairesel hedef kullanılan bir çalışmayı esas al maktadır. Kullanılan eski metot, yeni bir hedefin tasarlanması sayesinde değiştirilmiş ve gerekli algoritmalar geliştirilmiştir. Kuramsal olarak yürütülen çalışmaları test etmek ve ölçüm hassasiyetini incelemek amacıyla bir bilgisayar programı yazılmıştır.. Geometrisi bilinen pasif ikincil bir hedefin monte edileceği, 6 serbestik derecesi olan, herhangi bir cismin konumunun tek kameralı bir görüntü sistemi kullanılarak belirlenebileceği kanıtlanmıştır. Benzetim sonuçları, ölçüm hatalarının aynı amaçla geliştirilmiş diğer programlarla rekabet edebilecek kadar düşük olduğunu göstermektedir. Bu ölçüm yöntemi, otomatik montaj, gezer robot güdümü, robot kalibrasyonu, kamera kalibrasyonu ve pasif ikincil bir hedefin kullanılmasında engel olmayan diğer uygulamalarda kullanılabilecektir. Anahtar Kelimeler: Konum Algılayıcıları, Monoküler Görüntü, Pasif Hedef, Kamera Kalibrasyonu, Yapay Görüntü Algılama.

In this study, an algorithm to determine the 3D configuration of a passive secondary target is presented. The algorithm uses the contour data of a target obtained from a single camera image. The method is based on an earlier study where a circular target was used. The previous method has been expanded by using a composite target and accordingly a new algorithm has been developed. A computer program has been generated to test the proposed algorithm and to determine its accuracy. It has been proved that the position information of a rigid body can fully be reconstructed in 6 DOF using a secondary passive target of known ge ometry with a single camera imaging system. The results of the simulation show that the reconstruction error is low enough to compete with other algorithms developed for the same purpose. This algorithm can be used in automated assembly, mobile robot guid ance, robot calibration, camera calibration, and other applications where the use of a passive secondary target is appropriate for configuration sensing. Keywords: Configuration Sensors, Monocular Vision, Passive Target, Camera Calibration, Machine Vision.