Camera arrangement optimization for a multiview system based on correspondence field for 3D surface measurement
Three dimensional systems are primary focus of ongoing research in computer vision. In most of the 3D systems, inputs are 2 dimensional digital images captured by charge coupled devices (CCD). The intersection of the ray that passes from a point in the 3D worldthrough the camera center with the image plane defines where the image of that point lies. During this process, depth information is lost. Having, at least two images from different points of view with geometrical constraints on them, it is possible to recover the lost depth information. Theoretically, 3D location of the point is at the intersection of two rays from the camera centers passing through the center of left and right corresponding pixels. However, in practice, design of a 3D system typically involves a range of performance trade-offs and depending on the application, different system parameters and camera setups may be required. In such systems the depth calculation is always associated with certain level of uncertainty. This uncertainty mainly arises from two sources, correspondence matching error and camera arrangement. Most researches have focused on the former case, where recovering the best possible reconstruction from given input data is of primary concern while the latter case has not been considered as it deserves, despite its importance. In many cases, there is the possibility of steering the acquisition process. In the current work, we will propose a mathematical framework of sampling space which provides a general conception of how different parameters of system alter the configuration of iso-disparity layers in the stereo FoV. According to this, we will extract the exact relations of iso-disparity layers with respect to camera parameters and stereo configuration. The mathematical model of iso-disparity map provides an efficient way of estimating the depth estimation uncertainty which is related to the baseline, focal length, panning angle and the pixel resolution. Lacking ground truth or any priori information, a measure of uncertainty is the only criterion to assess the quality of reconstruction. Accordingly, we present analytical relations for fast estimating the embedded uncertainty in depth acquisition. These relations, along with the 3D sampling arrangement is employed to define a cost function. The optimal camera arrangement will be extracted by minimizing the cost function with respect to the system parameters and the given constraints. Finally, the proposed algorithm is implemented on 3D models. The simulation results demonstrate significant improvement in the achieved depth map in comparison with the traditional rectified camera setup.
حارط ی هب و ی هن زاس ی رظنم دنچ هناماس ی
ساسا رب م ی ناد رظانت ی ارب ی گ هزادنا ی ر ی جراخ حوطس ی
٣ دعب ی
ااس رد ه ی خا اای ر س ی ااس ه ی ر نظناانچ ی ص ردرار صاارگر درگااظ در ااسد ترگاار صااب گاا ر صااسهرو رد دناانا
ی رادربر ی
، اا ت ااعلاطا ی
ناا ب صااس ی
اه ی نا ب هد ترگر صب ی
هر راب ی گا ر ی ر ظ ابث ی دگاش اط ه ی ا ای ن ار ی نان اظ اسد تا ااع صاب بگابرظ ت اعلاطا ی
دهر د ای ک س ی اس د ای ران ی صاک
اا ر رصاسح هد ظ ااش اناح گ
ی رادربر ی کااک ااب ،ناش ب اای
دگ ااسننه ی ااب دگارگظ ی ن ه ا ر ی ر ص رد اهت تا نااش ای ی ظ ، اال خظ ی ناناگر ا اای ن ت ااعلاطا
د ر ب ار ص ر سد تا ی
رص ت ب ی ب ی . ننک
رد اانچ ی ن س ی ااس ه یی د صااب اای ه ظ اای صاانگان ص ااسسد رادرب
ی
، برهد تا ن رااد صلاار ااب ی
ن ااه ظ ه ااک اااع صبااس سظ اا د ی
ی نااب ا د اای ن اای ک
اراذ ض ی ا رد ای ن س ی اس ه ظ اع ب صاک اسا ی
دگاش ااخر ا د اه ت اب ا خ تهراب اظاگع صااه مناش شراطرب ترگار رد ی
ن ت ب رد ااع ای
ب ی
ت اا خظ 3 ناا ب ی
، دنااش ب دهنااسظ رد
اای ک س ی ااس ر نظناانچ ی
، االک رگااط صااب ی
اا خ ی تاناانا د ی ر ی ظ ار ی ماگاار ااش ن ی لاارا ااظ ع هد تا ی
د ااسناد
ااهر ظار و ااسخن هرااد ی
اا خ خبررااظ ی
رظ نر اای ب ی ااهر ظار و تا هد ص ااسد د ااسا ی
اا خ رااب رثگااظ ی
تاناانا د ی ر ی
، س ر خ ااس صااب ی
ااس ص ااسباه دننا
ا رد ی ن و ی م صظ ن لرا زکرار ی هر رب ظ ی سررب ی ظ هر ظار و تا هد ص سد ی
. نش ب
س ی ا رد ظ ای ن و ی م صاظ ن ا راب ای ن صانگان راب ک اح خاباهر کااک اب ار اسا رادرب
ی ا ی 3 نا ب ی
، اهر ظار و ی د ای اراب ی چ ای م ظن ه ی ال خظ
برهد ی ن ه رهر اسد صاب ای
ا صاب د ای ن ظ گاوهظ رگا نظ ای
مان رظ انر ی عگان صاب صاک ار ی
نظ ت اس ی ا تا ی صانگان رادرب ی ای ک س ی اس 3 نا ب ی اسا
صاا رد ر ااکب ای
ظ د اای مان رظ اانر ی اا لار تا اار ح ب ااحن صاااه صااعگاجظ ی
ااهگررو ی برهد زااکارظ تا ناانرذد ی
ن ااه اا رد ااونر ن رااد راراا گااسن ه ی
3 ن ب ی او ی هر ی برهد ی ن اس ه ا د ی ن اه ط احن صااه صاعگاجظ ی
ظ صاک نن اسه ی
ماگار خاسگر صاک اشاد ر ا نا ای
ک س ی اس 3 نا ب ی صانگان رادرب ی
گار رد ه دگش رر
ی ره صاک ای ک ا تا ای ن ب احن هرراب ی ترگار صاب دگاش وا اه واش اس ای
ک و ی اسک گا ر رد ی ر ظ ره اظ ی دگاش صاب اسخن صالحرظ ردد
ظ صب بگبرظ خباهر جارخ سا ی
مان رظ انر ی اهر ظار و پ اسا راب ی
س راب ک اح ی
اس صا خادرو ای نا ب صالحرظ رد د ی
ا کااک صاب ای
ن ااخر صاب ،خاباهر ی
ن
نع ی ظ رد دگرگظ ی
مان د ای ن ظ ی تادراو ی ا د ای ن ا صاب ر اک ای ن اها ز اح اور ای
اراب واررظ ناظ دگابن م اظت رد صاک اسا ی
درگاظ رد ته ا
د ه درکلاع ی
ک س ی س 3 ن ب ی ا ر وررظ ونر ی
د ی ر ی
، نع صبس سظ
ی . سا
رد ون اای رگااص ا ی ا ی ارااب ار ی چ چ ااخ نا اای م ظن هات ه ااسظ ظ ااش شااس نظ اای
ص برهد ی ن ااه درااک صاا ارا اا رد ای
ا پ ااسا رااب د اای
ن رگااص ا ی
،
ااهر ظار و ی چ ااب خبررااظ اای
م ظن برهد ی ن ااه گااسن صااب ی ظ چ ااخ نا ی ننگااش ظ صااک اای مان رظ اانر ی ب ی ر ااش ی ن رد ه نااش ب ص ااشاد وااش ااس ااب ار ر ااب نا
ع ی ن را اک ح ی ن ظ ای ماز ناع ی ااخر رد ی ن ا صاب ددگاش ار ح ااع ای
ن ا خاباهر تا د ه اسا اب رگا نظ ای
هز - د ی رراس ی ی ر صباس سظ صاب ایی
تار
د ی ررااس ی ی نااع ه ی ظ رد اااع اای مان د اای ن س ی ااس ظ ی تادرااو ی کرر ااب ه اای ش ا اای ن زه وب اار ،هد ی
صاان ا ی ر ر ار اای ااظ ی نک ی مدرااک انااح ااب صااک
ا اای ن ااهر ظار و صااب بااسن وب اار ی
س ی
، ااس چ اای م ظن برهد شااس نظ ی
ن ااه ظ چ ااخ نا ی دگااش ااظ ر اا نا د ی دهر ااهر ظار و تا د ه ااسا ااب ی
وب ی صاان ااسنب
ک نظر ی ه ای ارهرخ ی س ی اس 3 نا ب ی دگابوب ی ناب ا ت ابثا رگا نظ صاب د ای
ن و هر ،راخر اخب رد راظا ی
د وناش ی هر راب ی نانچ ی ن تا رانن اسا ناظ
و ی ص ااه ی و نااش ص خ نااش ی
د ت ااس ی ظ ی دگااش ن د اا ی ج دگاابوب نااظر ااسنب ی
ااب ی ن 25 اار 35 ظ م ااشن ار نااررد ی
نااهد م ااشن صااک مدگااب رثگااظ ننهد
و هر ی د ونش ی ظ ی .نش ب
ت الک لک ی ن : ی ای هز - د ی ررس ی ی
، اخر ی ن چ ، اع ی م ظن برهد ی
، ون ر نظ ننچ صن ظ س ی
، نع ی
، ظ ی مان رظ نر ی
، رادرب صنگان ی 3 ن ب ی
