عنوان پایان‌نامه
ارزیابی روش تلفیق نور ساختار یافته و فتو گرامتری در باز سازی سه بعدی اجسام
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری - فتوگرامتری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1529;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41065;کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1529;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41065
- تاریخ دفاع
- ۲۹ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- محمد پاشائی
- استاد راهنما
- محمد سعادت سرشت
- چکیده
- امروزه با توجه به گسترش کاربرد های بسیار متنوع مدل سازی و بازسازی سه بعدی اجسام، تکنیک ها و روش های مختلفی جهت اخذ داده های سه بعدی از سطوح اشیاء ارائه شده است. در این رابطه، در تحقیقات قبلی، یک سیستم نور ساخت یافته متشکل از یک دوربین رقومی و یک ویدئوپروژکتور با دقت اندازه گیری 200 میکرومتر توسعه داده شد. در ادامه این تحقیقات، با توجه به اینکه دو روش فتوگرامتری و نور ساختاریافته مکمل هم می باشند، در این پایان نامه تصمیم بر آن شد که یک سیستم تلفیقی از آنها طراحی و مورد پیاده سازی قرار گیرد. در واقع مشکل اساسی که فتوگرامتری با آن روبرو است، عدم توانایی در انجام دقیق تناظریابی تصاویر بخصوص از سطوح بدون بافت می باشد. در مقابل روش نور ساخت یافته بواسطه بکارگیری پروژکتور ناپایدار و عدم انجام مدلسازی هندسی دقیق، با محدودیت دقت در استخراج ابر نقاط سه بعدی مواجه است. تلفیق این دو روش باعث می شود که هم مشکل تناظریابی به کمک ایجاد کدهای نوری مجازی بر روی سطح جسم تا حد زیادی مرتفع شود و هم با استفاده از دوربین رقومی بجای پروژکتور و مدلسازی هندسی دقیق فتوگرامتری، دقت اندازه گیری تا حد قابل توجهی بهبود یابد. در سیستم اسکنر سه بعدی طراحی شده از تکنولوژی بسیار ارزان قیمت استفاده شده است که در کشور ما به راحتی قابل دسترس می باشد. ساختار کلی سیستم تلفیقی فتوگرامتری و نور ساخت یافته شامل دو دوربین رقومی و یک ویدئو پروژکتور می باشد. در این سیستم ابتدا توسط پروژکتور مجموعه ای از الگوهای نوری بر روی سطح جسم تصویر می شود. سپس از این الگوهای نوری که به واسطه توپوگرافی سطح جسم دچار اعوجاج شده است، توسط دوربینهای کالیبره شده که موقعیت و وضعیت آنها نسبت بهم قبلا توسط روشهای دقیق فتوگرامتری تعیین شده است عکسبرداری می شود. در نهایت با بکارگیری مفاهیم بنیادی روش نور ساخت یافته کددار و مدل شرط هم صفحه ای، فرآیند تناظریابی بصورت کاملا خودکار انجام شده و مختصات سه بعدی ابر نقاط سطح جسم استخراج می گردد. به منظور بررسی کارایی و ارزیابی دقت سیستم در استخراج داده های سه بعدی، سه مجسمه مختلف و نمونه ای از صورت انسان انتخاب گردید و با استفاده از هندسه اپی پولار و روش کد گذاری باینری از نوع Gray code به همراه انتقال فاز، اطلاعات سه بعدی از سطوح مختلف استخراج گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهد که این سیستم قادر به تهیه اطلاعات سه بعدی از سطوح اجسام با دقت متوسط 150 میکرومتر می باشد.
- Abstract
- One of the most impostant aims in close range photogrammetry and computer vision is 3D data acquisition of object’s surface, to facilitate 3D object modeling and reconstruction. Nowadays, due to various applications of 3D object models, different 3D data collection techniques for surface reconstruction have been introduced. The coded structured light method is one of them which have several benefits such as high flexibility for different texture, size and shape complexity of the objects and their environment conditions, low cost instrumental and computational issues, possibility to have a high accuracy and automation of data collection process. The main components of a structure light system are a projector or a linear laser for regular patterns projection on the object surface and several digital cameras for image aqusition from the distorted projected patterns. It is noted that the relative position and situation of cameras and projector should be determined before image aquisition. The images of the distorted patterns can be compared to the original ones and be analysed to extract the 3D point cloud data from the object surface. In this dissertation, for 3D data extraction of object surfaces, a coded structure light is designed and implemented based on integration of the close range photogrammetry and computer vision concepts. The system includes two cameras and a video projector assembling on a movable and rotable tripod which their internal and relative orientation is known via a calibration plate. In order to evaluate the accuracy and efficiency of the system, 3D point cloud data of three statues and a human face are extracted using epipolar geometry and a set of binary patterns with ‘Gray coding’ and Phase shifting. The result demonestrates that the system is capable to extract the 3D surface points with RMSE of 150 micro meters for different objects.
