3D reconstruction: Techniques for stereo and moving cameras

Abstract

ÖZET 3D YENİDEN YAPILANDIRMA : ÇİFT VE HAREKET EDEN KAMERALAR İÇİN TEKNİKLER Üç boyutlu yeniden yapılandırma, birden çok imgeden gelen bilgiyi kullanarak bir nesnenin üç boyutlu modelini üretme işlemine denir. Bu resimleri elde etmenin bir çok yolu olacağı için, üç boyutlu model üretmenin de doğal olarak bir çok yolu vardır. Ayrıca yaratılan modelin özniteliği, cismin ve kameranın özellikleriyle de yalandan ilgilidir. Bir çok çeşidi olmasına rağmen, 3D yapılandırma birbirini sırasıyla takip eden süreçlerden oluşur. Bunlar kalibrasyon, eşleme, yapılandırma ve modellemedir. Bu tez değişik üç boyutlu yapılandırma sistemleri için temel bileşenleri oluşturmayı amaçlamaktadır. Bu amaç için, kamera kalibrasyonu, nitelik eşleştirme, yapılandırma ve modelleme algoritmaları gerçeklendirildi. Bu tezin diğer bir katkısı da çift kamera ve düzlemsel kalibrasyon cisimleri kullanan bir sistem için, optimum kamera matris çiftinin seçimi üzerine yaptığımız öneridir. Üç boyutlu yeniden yapılandırmada karşılaşılan en büyük sorun, imgeler arasında düzgün nitelik eşleştirme yapabilmektir. Tezin son kısmı, imgeler üzerinde yapay nitelik yaratılması üzerine değişik tekniklerden ibarettir. Bu tekniklerden biri de yeni geliştirdiğimiz, çift kamera tabanlı bir yüzey sayısallaştırıcısıdır.

IV ABSTRACT 3D RECONSTRUCTION: TECHNIQUES FOR STEREO AND MOVING CAMERAS 3D reconstruction is the process for creating 3D models of a three dimensional object from multiple images. There are many ways to acquire the images; so there are many ways to reconstruct the three dimensional object. The quality of the reconstruction also depends on the various properties of the scene and the camera quality. Although there are many variants, 3D reconstruction is a pipeline-based process, which consists of calibration, matching, reconstruction and modeling, in order. This thesis aims to develop a general framework for different 3D reconstruction schemes. For this purpose, basic algorithms used in calibration, feature matching, reconstruction and modeling have been implemented. Contributions of this thesis also include a proposal for choosing an optimal camera matrix pair in the case of a stereo camera system and a planar calibration object. The most challenging problem in a 3D reconstruction from multiple images is to find the right correspondences between images. The last part of the thesis is mainly about generating artificial features between images and we present several techniques for creating them. One of these techniques is our innovative 3D stereo base surface digitizer.