Геометрические вопросы адаптивной технологии изготовления конструкций намоткой из волокнистых композиционных материалов. Аюшеев Т.В. - 83 стр.

UptoLike

Составители: 

165
В работе [115] в качестве калибровочного объекта
используется плоская фигура шестиугольной формы,
ограниченная тремя парами параллельных линий и
расположенная на одной из координатных плоскостей. При этом
положение шестиугольника в предметной системе координат
должно быть известным, т.е. должны быть известны координаты
вершин шестиугольника. Параллельные прямые, расположенные
в предметной системе координат, при проецировании на
плоскость изображения образуют прямые, сходящиеся в одной
точке. В проективной геометрии такая точка называется образом
несобственной точки. Точки пересечения изображений
параллельных прямых, согласно проективной геометрии, на
плоскости изображения должны быть инцидентны образу
несобственной прямой, которая называется линией горизонта.
Авторы работы [115] предлагают использовать ориентацию и
положение линии горизонта для определения ориентации
камеры и фокусного расстояния. Однако данная методика
работает недостаточно надежно. Точность определения
калибровочных объектов в зависимости от положения
шестиугольника и камеры имеет значительный разброс.
Решению этой проблемы были посвящены работы [117-121]. В
этих работах рассматривается методика автоматической
калибровки камеры, которая, в отличие от указанных выше
методик, полностью реализована на математическом аппарате
проективной геометрии. Рассматриваемая методика позволяет
существенно повысить надежность определения параметров
калибровки камеры, так как в ней исчезли многочисленные
тригонометрические функции, с помощью которой
устанавливается связь между системой координат изображения
и системой координат предметного пространства. Тем не менее,
данная методика калибровки камеры реализуется с некоторой
погрешностью. Одна часть погрешностей связана с
идеализацией процесса получения изображения на
светочувствительной поверхности камеры. Дело в том, что вся
математика в этой методике основана на предположении, что
получаемый снимокесть центральная проекция объекта на
плоскости. Строго говоря, реальный снимок будет представлять
166
собой центральную проекцию только в том случае, если в
момент съемки будут соблюдаться следующие условия:
1) поверхность светочувствительного слоя представляет
собой плоскость;
2) элементы внутреннего ориентирования камеры
известны и сохраняются от снимка к снимку;
3) объектив камеры дает ортоскопическое изображение
объекта.
Другая часть погрешностей не зависит от модели
получения снимка, а зависит от точности измерений
калибровочного объекта при съемке видеокамеры.
Самые современные системы технического зрения,
используемые в робототехнике, предполагают использование
промышленных измерительных видеокамер, предназначенных
для фотограмметрической обработки цифровых изображений на
компьютере. С изобретением данных систем нового поколения,
соединяющих в себе аналитические алгоритмы обработки
кадров со статистическими алгоритмами распознавания образов,
способных адаптироваться в любых условиях и проводить
самокалибровку видеокамеры в реальном режиме времени,
робототехника как наука и отрасль производства в настоящее
время интенсивно развивается. На современном этапе такие
системы достаточно дороги для автоматизации отдельных
технологических процессов на средних и малых предприятиях.
Есть другой вариант получения цифровых изображений
для фотограмметрической обработкисъемка на неметрические
(полупрофессиональные) цифровые видеокамеры. Благодаря
массовому производству данная техника широко представлена
на рынке и стоит относительно недорого. Однако она не
разрабатывалась производителями для решения
фотограмметрических задач и имеет, в этой связи, ряд
недостатков. Прежде всего, это геометрические искажения,
вызванные недостатками оптической системы (значительная
дисторсия объектива), неровность поверхности ПЗС-матрицы,
не идеальная установка ПЗС-матрицы по отношению к главному
лучу и ряд других. Но, тем не менее, применение данной
техники, по нашему мнению, перспективно. Во-первых, всегда
можно выполнить калибровку камеры. Во-вторых, съемка на
      В работе [115] в качестве калибровочного объекта          собой центральную проекцию только в том случае, если в
используется    плоская    фигура    шестиугольной     формы,   момент съемки будут соблюдаться следующие условия:
ограниченная тремя парами параллельных линий и                        1) поверхность светочувствительного слоя представляет
расположенная на одной из координатных плоскостей. При этом     собой плоскость;
положение шестиугольника в предметной системе координат               2) элементы внутреннего ориентирования камеры
должно быть известным, т.е. должны быть известны координаты     известны и сохраняются от снимка к снимку;
вершин шестиугольника. Параллельные прямые, расположенные             3) объектив камеры дает ортоскопическое изображение
в предметной системе координат, при проецировании на            объекта.
плоскость изображения образуют прямые, сходящиеся в одной             Другая часть погрешностей не зависит от модели
точке. В проективной геометрии такая точка называется образом   получения снимка, а зависит от точности измерений
несобственной точки. Точки пересечения изображений              калибровочного объекта при съемке видеокамеры.
параллельных прямых, согласно проективной геометрии, на               Самые современные системы технического зрения,
плоскости изображения должны быть инцидентны образу             используемые в робототехнике, предполагают использование
несобственной прямой, которая называется линией горизонта.      промышленных измерительных видеокамер, предназначенных
Авторы работы [115] предлагают использовать ориентацию и        для фотограмметрической обработки цифровых изображений на
положение линии горизонта для определения ориентации            компьютере. С изобретением данных систем нового поколения,
камеры и фокусного расстояния. Однако данная методика           соединяющих в себе аналитические алгоритмы обработки
работает недостаточно надежно. Точность определения             кадров со статистическими алгоритмами распознавания образов,
калибровочных объектов в зависимости от положения               способных адаптироваться в любых условиях и проводить
шестиугольника и камеры имеет значительный разброс.             самокалибровку видеокамеры в реальном режиме времени,
Решению этой проблемы были посвящены работы [117-121]. В        робототехника как наука и отрасль производства в настоящее
этих работах рассматривается методика автоматической            время интенсивно развивается. На современном этапе такие
калибровки камеры, которая, в отличие от указанных выше         системы достаточно дороги для автоматизации отдельных
методик, полностью реализована на математическом аппарате       технологических процессов на средних и малых предприятиях.
проективной геометрии. Рассматриваемая методика позволяет             Есть другой вариант получения цифровых изображений
существенно повысить надежность определения параметров          для фотограмметрической обработки – съемка на неметрические
калибровки камеры, так как в ней исчезли многочисленные         (полупрофессиональные) цифровые видеокамеры. Благодаря
тригонометрические      функции,    с    помощью      которой   массовому производству данная техника широко представлена
устанавливается связь между системой координат изображения      на рынке и стоит относительно недорого. Однако она не
и системой координат предметного пространства. Тем не менее,    разрабатывалась       производителями      для      решения
данная методика калибровки камеры реализуется с некоторой       фотограмметрических задач и имеет, в этой связи, ряд
погрешностью. Одна часть погрешностей связана с                 недостатков. Прежде всего, это геометрические искажения,
идеализацией     процесса    получения     изображения     на   вызванные недостатками оптической системы (значительная
светочувствительной поверхности камеры. Дело в том, что вся     дисторсия объектива), неровность поверхности ПЗС-матрицы,
математика в этой методике основана на предположении, что       не идеальная установка ПЗС-матрицы по отношению к главному
получаемый снимок – есть центральная проекция объекта на        лучу и ряд других. Но, тем не менее, применение данной
плоскости. Строго говоря, реальный снимок будет представлять    техники, по нашему мнению, перспективно. Во-первых, всегда
                                                                можно выполнить калибровку камеры. Во-вторых, съемка на

                            165                                                             166