بکارگیری یک قید آماری در تولید مقاطع سه‌بعدی از سطوح بدون بافت به‌کمک سیستم نور ساختاریافته مبتنی بر دو دوربین و یک لیزر صفحه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی فارسی

نویسندگان

1 گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری، دانشگاه تفرش

2 گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری دانشکاه تفرش، تفرش، ایران

3 گروه ژئودزی و مهندسی نقشه برداری، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران

چکیده

در این مقاله یک سامانه‌ی ساده مبتنی بر تکنیک‌ نور ساختاریافته به‌منظور تولید ابرنقاط سه‌بعدی از سطوح بدون بافت طراحی و پیشنهاد شده است. این سامانه متشکل از دو دوربین و یک لیزر صفحه‌ای بوده که در آن برای تولید محتوای سه‌بعدی، از نور بازتاب شده از فصل تقاطع صفحه‌ی لیزر و عارضه‌ی سه‌بعدی، تصاویر استریو اخذ می‌گردد. هیچ‌گونه کنترلی در مورد نحوه‌ی جاروب سطح عارضه توسط لیزر صفحه‌ای وجود نداشته و پارامترهای لحظه‌ای صفحه‌ی لیزر از قبل مشخص نیست. با معلوم بودن پارامترهای کالیبراسیون داخلی و ارتباط نسبی دوربین‌های استریو، فیلم‌های اخذشده توسط دوربین‌ها بعد از یافتن فریم‌های همزمان، طی فرایند بازنمونه‌برداری اپی‌پلار، نرمال‌سازی می‌شوند. در ادامه و در هر جفت فریم همزمان، موقعیت نقاط متناظر واقع در یک مقطع سه‌بعدی از عارضه شناسایی می‌گردد. در بازسازی مختصات نقاط واقع‌شده در هر مقطع سه‌بعدی، یک قید آماری مبتنی بر هم‌صفحگی تمام نقاط واقع در فصل مشترک صفحه‌ی لیزر و عارضه اعمال می‌گردد. این قید با هدف صفر شدن دترمینان ماتریس کواریانس تمامی نقاط سه‌بعدی واقع در صفحه‌ی لیزر طراحی شده است. بکارگیری این سامانه به‌همراهقید ذکرشده توانسته دقت بازسازی سطح را در شرایط یکسان اخذ داده تا 41 درصد نسبت به زمان عدم بکارگیری قید ارتقاء بخشد.

کلیدواژه‌ها


[1]   S. Hadiyoso, G. T. Musaharpa, and I. Wijayanto, "Prototype implementation of dual laser 3D scanner system using cloud to cloud merging method," in 2017 IEEE Asia Pacific Conference on Wireless and Mobile (APWiMob), 2017, pp. 36-40: IEEE.
[2]   T. T. Nguyen, Q. M. Nguyen, X. G. Liu, and Y. Y. Ziggah, "3D object model reconstruction based on laser scanning point cloud data," in Int. Symp. Geoinformatics Spat. Infrastruct. Dev. Earth Allied Sci, 2012.
[3]   S. Winkelbach, S. Molkenstruck, and F. M. Wahl, "Low-cost laser range scanner and fast surface registration approach," in Joint Pattern Recognition Symposium, 2006, pp. 718-728: Springer.
[4]  علی ابذل،مسعود ورشوساز، محمد سعادت سرشت "مدلسازی سه­بعدیاز طریق تاباندن خطوط لیزر متقاطع"، دهمین همایش ملی ژئوماتیک،اردیبهشت، تهران، 1389.
[5]  اکبر جعفری،فرهاد صمدزادگان،محمد سعادت سرشت، حسن امامی "مدلسازی سه­بعدی اشیاء با بافت یکسان و بدون تارگت­گذاری با استفاده از روش نور ساخت یافته : طراحی، ساخت و ارزیابی"، نشریه علمی- ترویجی مهندسی نقشه برداری اطلاعات مکانی، دوره هشتم شماره دو، 1396
[6]   Z. Xiong and Y. Zhang, "A critical review of image registration methods," International Journal of Image and Data Fusion, vol. 1, no. 2, pp. 137-158, 2010.
[7]   J. Salvi, J. Pages, and J. Batlle, "Pattern codification strategies in structured light systems," Pattern recognition, vol. 37, no. 4, pp. 827-849, 2004.
[8]   C. B, J. Y, Zhang;, and R. J, Zhang, "Improving the accuracy of stripe center extraction in a structured light measurement system," Natural Foundation Research Project of Shaanxi Province, 2019.
[9]   J. van der Lucht, M. Bleier, F. Leutert, K. Schilling, and A. Nüchter, "STRUCTURED-LIGHT BASED 3D LASER SCANNING OF SEMI-SUBMERGED STRUCTURES," ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing & Spatial Information Sciences, vol. 4, no. 2, 2018.
[10] Z. Qi, Z. Wang, J. Huang, and Q. Xue, "Improving the quality of stripes in structured-light three-dimensional profile measurement," 2017.
[11] D. Naidu and R. B. Fisher, A comparison of algorithms for sub-pixel peak detection. University of Edinburgh, Department of Artificial Intelligence, 1991.
[12] Z. Y. Xu, H. Y. Zheng, and H. Y. Yang, "An improved Gaussian fitting method used in light-trap center acquiring," in Applied Mechanics and Materials, 2014, vol. 596, pp. 449-452: Trans Tech Publ.
[13] C. Rocchini, P. Cignoni, C. Montani, P. Pingi, and R. Scopigno, "A low cost 3D scanner based on structured light," in Computer Graphics Forum, 2001, vol. 20, no. 3, pp. 299-308: Wiley Online Library.
[14] X. Bai, "Morphological center operator for enhancing small target obtained by infrared imaging sensor," Optik-International Journal for Light and Electron Optics, vol. 125, no. 14, pp. 3697-3701, 2014.
[15] A. Landström, "Adaptive tensor-based morphological filtering and analysis of 3D profile data," Luleå tekniska universitet, 2012.
[16] Y. Li, J. Zhou, F. Huang, and L. Liu, "Sub-pixel extraction of laser stripe center using an improved gray-gravity method," Sensors, vol. 17, no. 4, p. 814, 2017.
[17] C. S. Fraser, "Digital camera self-calibration," ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote sensing, vol. 52, no. 4, pp. 149-159, 1997.
[18] A. A. Al-Kharaz and A. K. Chong, "High accuracy smartphone video calibration for human foot surface mapping," in 2018 IEEE 3rd International Conference on Image, Vision and Computing (ICIVC), 2018, pp. 542-545: IEEE.
[19] E. E. Elnima, "A solution for exterior and relative orientation in photogrammetry, a genetic evolution approach," Journal of King Saud University-Engineering Sciences, vol. 27, no. 1, pp. 108-113, 2015.
[20] TRAN;, T. Anh;, and Vietnam, "Epipolar Resampling of Stereo Image Base on Airbase in the Digital," Land Governance and the Environment – Building the Capacity, 2009.
[21] M. F. Morgan, Epipolar resampling of linear array scanner scenes. University of Calgary, Department of Geomatics Engineering, 2004.
[22] W. Cho, T. Schenk, and M. Madani, "Resampling digital imagery to epipolar geometry," International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing, vol. 29, pp. 404-404, 1993.
[23] T. Luhmann, S. Robson, S. Kyle, and J. Boehm, Close-range photogrammetry and 3D imaging. Walter de Gruyter, 2013.
[24] B. Kathariya, L. Li, Z. Li, J. Alvarez, and J. Chen, "Scalable point cloud geometry coding with binary tree embedded quadtree," in 2018 IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME), 2018, pp. 1-6: IEEE.
[25] A. Nurunnabi, D. Belton, and G. West, "Diagnostic-robust statistical analysis for local surface fitting in 3D point cloud data," ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science, Volumes I-3, pp. 269-274, 2012.
[26]   C. Wu, S. Agarwal, B. Curless, and S. M. Seitz, "Multicore bundle adjustment," in CVPR 2011, 2011, pp. 3057-3064: IEEE.
[27]   B. Triggs, P. F. McLauchlan, R. I. Hartley, and A. W. Fitzgibbon, "Bundle adjustment—a modern synthesis," in International workshop on vision algorithms, 1999, pp. 298-372: Springer.