BÁO CÁO ĐỒ ÁN COMPUTER VISION: TÁI TẠO ẢNH 3D

BÁO CÁO ĐỒ ÁN, COMPUTER VISION, TÁI TẠO ẢNH 3D

Hà Nội,

12-2015

LỜI NÓI ĐẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN III

Đề tài:

COMPUTER VISION: TÁI TẠO ẢNH 3D

Sinh viên thực hiện: PHAN THỊ NGÁT

Lớp ĐT2 – K56 Giảng viên hướng dẫn: TS TRỊNH QUANG ĐỨC

Theo xu hướng phát triển công nghệ thì công nghệ chụp ảnh 2D đã lỗi thời

và để đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng và xu hướng phát triển của thế giới thì công nghệ ảnh 3D ra đời Chính vì lẽ đó mà em đã quyết định thực hiện đề tài tái tạo ảnh 3D từ một cặp ảnh 2D hay còn gọi là STEREO

VISION

Trong quá trình thực hiện đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Trịnh Quang Đức đã hướng dẫn tận tình cho em để em có thể từng bước hoàn thiện đồ án này

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Mục đích của đồ án là tìm hiểu phương pháp tái tạo ảnh 3D từ một cặp ảnh 2D và xây dựng lại hệ thống cho phép tái tạo ảnh trực tiếp sử dụng một cặp camera Đồ án được trình bày với bốn chương với bố cục như sau:

Chương 1: Tổng quan về phương pháp thực hiện đề tài

Chương 2: Cơ sở toán học và kiến thức liên quan

Chương 3: Các bước thực hiện đề tài

Chương 4: Kết quả thực hiện đề tài

SUMMARY OF PROJECTS

The aim of the scheme is to explore the 3D image reconstruction method from a pair of 2D images and rebuild the system allows direct visualization using a pair of cameras Projects are presented with four chapters with the following composition:

Chapter 1: Overview of methods to implement the project

Chapter 2: The mathematics and related knowledge

Chapter 3: Steps to implement the project

Chapter 4: Results of the implementation topics

MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

PHẨN MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu đề tài

Computer vision là gì?

Sử dụng 2 hay nhiều ảnh 2D được chụp từ cùng 1 vật và cùng 1 khoảng cách để tìm khoảng cách từ vật đến camera (depth map) và tái tạo lại hình ảnh 3D của vật đó

Hình 1

1.2 Cơ sở của thuật toán

Sử dụng các thong tin khác nhau thu được từ 2 ảnh để tìm thông tin chiều sâu của ảnh (depth map)

Hình 2

CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM

2.1 Lý thuyết

2.1.1 Lý thuyết về ảnh số

Ảnh số là gì?

2.1.2 Xử lí ảnh số

2.1.3 Phép biến đổi Fourier

2.2 Phần mềm

CHƯƠNG 3: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

3.1 Thu nhận dữ liệu đầu vào

3.1.1 Phương thức kết nối thiết bị camera với máy tính

Sử dụng Image Acquisition Apps của Matlab 2013a để thu nhận tín hiệu bằng phương thức giao tiếp usb 2.0 của camera

Hình

3.1.2 Thiết lập các tham số đầu vào

- Không gian màu : rgb

- Kích thước ảnh: 640x480

- Frame Rate : 30 frame/s

- Khoảng cách đặt 2 camera:

- Khoảng cách từ hai camera đến vật:

- Thiết lập thí nghiệm với tiêu cự của 2 camera ở xa vô cùng

3.2 Tính toán các tham số của camera

3.2.1 Phương pháp tính tiêu cự của hai camera

Xét 2 tam giác đồng dạng : ∆OAB và ∆OA’B’

A

B

F

F /A /

B / O

d d /

' ' '

1 1 1

' d 1

A B d

k

AB d

f d d

k f

k

 

 





3.2.2 Kết quả tính toán

d = 10cm =100mm

AB = 2.3cm

A’B’ = 4.6cm

k = 2

f = 66.6667 mm

3.3 Phân tích và lọc nhiễu

3.3.1 Phương pháp phân tích

Bước 1: dữ liệu vào là 256 ảnh được chụp với góc độ giống

nhau(đoạn video gồm 256 frame với tốc độ lấy mẫu 30 frame/s = 30Hz), chất lượng như nhau(tất cả các thông số của camera và ảnh nhận được là như nhau)

Bước 2: -Chuyển đổi kiểu ảnh của 200 ảnh từ rgb sang gray(intensity)

-Tính giá trị intensity trung bình của một điểm ảnh(tâm ảnh) của 200 ảnh, ta được điểm ảnh trung bình hay là điểm ảnh chuẩn

Hình

Bước 3: So sánh intensity của từng ảnh với intensity của ảnh chuẩn,

ta sẽ có được giá trị chênh lệnh( gọi là nhiễu)

Hình

Bước 4: Tính hàm phân bố xác suất của các giá trị intensity

Hình

Bước 5: Tính giá trị DC(Giá trị chênh lệch so với giá trị trung bình)

Hình

Bước 6:

3.3.2 Thiết kế bộ lọc nhiễu

3.4 Ghép hai ảnh lên cùng một frame 3.4.1 Phương pháp

3.4.2 Kết quả

3.5 Tính disparity map

3.5.1 Các thuật toán

3.5.3 Kết quả

3.6 Tái tạo ảnh 3D

3.6.1 Thuật toán tái tạo

3.6.2 Kết quả tái tạo

CHƯƠNG 4: