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Procedura di calibrazione

Gli algoritmi di stereo che sono stati utilizzati assumono che le telecamere siano parallele, in modo tale che le linee epipolari corrispondano alle righe delle immagini. In questo modo non è necessario risolvere il problema di trovare le linee epipolari e di utilizzare risorse di calcolo preziose per questo compito. Il posizionamento delle telecamere avviene manualmente, con l'aiuto di un semplice programma e di un apposito bersaglio di calibrazione. Il robot viene posto di fronte al bersaglio riportato in figura gif. Un programma acquisisce le immagini delle telecamere e ne calcola l'immagine di differenza, che viene inviata a un monitor. L'orientazione delle telecamere avviene basandosi sull'aspetto del bersaglio di calibrazione nell'immagine di diffenza. Con questi strumenti le telecamere possono venire orientate con la precisione necessaria in pochi minuti.

   figure1761
Figure: Il pattern di calibrazione utilizzano per orientare le telecamere. Le linee verticali hanno una distanza pari a quella delle telecamere sul robot. Perché le telecamere siano parallele, nell'immagine sinistra la riga verticale sinistra deve trovarsi alla stessa coordinata della riga verticale destra nell'immagine destra.

La determinazione della funzione tra distanza e disparità viene effettuata dal robot in modo autonomo. Il robot, fig. gif, posto di fronte a una parete con colorazione non uniforme, in modo che l'algoritmo di stereo possa funzionare (sono sufficienti un poster o un disegno), misura la disparità della superficie mediante il sistema di stereo-visione. La distanza dal bersaglio viene misurata mediante uno dei sonar frontali. Muovendosi avanti e indietro il robot può acquisire una serie di coppie disparità-distanza.

La funzione viene poi approssimata mediante linearizzazione e interpolazione ai minimi quadrati. Analiticamente, la disparità d è legata alla distanza z dalla relazione

  equation1774

dove b è la base stereometrica (distanza fra i centri ottici delle telecamere) e f è la lunghezza focale degli obbiettivi. Con una sostituzione di variabile, ponendo tex2html_wrap_inline3155 , la gif si può riscrivere

  equation1783

la gif è una funzione lineare, facilmente approssimabile da una serie di campioni mediante la tecnica dei minimi quadrati. In figura gif è riportata la funzione risultante dalla procedura di calibrazione.

   figure1791
Figure: Il robot durante la procedura di calibrazione: il sonar misura la distanza dalla parete, e il sistema di stereo-visione ne misura la disparità corrispondente sul piano immagine.

   figure1797
Figure: Funzione disparità-distanza, approssimata con il metodo dei minimi quadrati.

   figure1803
Figure: Prove con diversi valori del parametro k. Da sinistra a destra, dall'alto in basso, il parametro varia dal valore 0 fino al valore 1,1.



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Alex Cozzi
Fri Dec 8 19:08:26 MET 1995