Phần mềm cho thực nghiệm hệ thống được NCS xây dựng trên ngôn ngữ C++ nền hệ điều hành Windows 10, giao diện của phần mềm sử dụng thư viện Qt, phần xử lý hiệu chuẩn máy ảnh sử dụng thư viện OpenCV, xử lý ma trận sử dụng thư viện Eigen, hiển thị ảnh 3D sử dụng thư viện PCL và VTK.
Hình 4-11 Giao diện của phần mềm
Giao diện phần mềm thực nghiệm gồm Menu, các thanh toolbar, phần hiển thị hình ảnh từ máy ảnh, biểu diễn 3D, điều khiển bàn máy, quản lý các tệp dữ liệu quét.
Camera1 Camera2 Exposure Capture Projector Capture Trigger input Pattern Exposure Projector Pattern display Pattern Period Trigger out Trigger in
Chức năng để kết nối với thiết bị
Sau khi kết nối với thiết bị quét 3D, phần mềm sẽ hiển thị hình ảnh thu được từ 2 máy ảnh;
- Thanh trượt: Khuếch đại để tăng khuếch đại số cho máy ảnh
- Màn trập là tốc độ của màn trập kỹ thuật số của cảm biến CMOS, đơn vị micro giây. Thông thường để giá trị mặc định 166660 𝜇𝑠.
- ô để điều khiển cả 2 máy cùng tham số, nếu bỏ chọn sẽ điều khiển riêng biệt từng camera.
Giao diện kết nối với bộ điều khiển bàn xoay tự động:
+ Tên của cổng: Chọn cổng mà máy tính nhận bộ điều khiển
+ Baud rate: để mặc định 15200 + Local echo: không chọn + Databits: để 8 bit
+ Parity: để None + Stop bits: chọn 1
- Nút : Bộ đồ gá sẽ tự động tìm điểm gốc 0 của máy
- Nút : Để bàn máy về gốc tọa độ 0.
- Điều khiển vị trí của bàn máy từ góc xoay 0o~359o.
- Điều khiển đầu quét
di chuyển theo trục Z: từ (0~200) 𝑚𝑚
- Điều khiển trục xoay
bàn máy từ 0o ~90o
Chọn vân cho máy chiếu.
: Chọn quét đơn 1 lần cho
: Quét theo chuỗi liên tiếp khi bàn máy xoay trục W, chọn bước cách nhau theo đơn vị góc, trong trường hợp này góc cách nhau 20O.
4.2 Xác định thông số của hệ thống
Sử dụng bàn cờ làm mẫu chuẩn có 11´8 điểm giao giữa các ô màu đen và trắng, kích thước của các ô (rộng ´ cao): (6,65×6,65) 𝑚𝑚.
Tiến hành thực hiện như sau: - Bước 1: Cố định hệ thống.
- Bước 2: Đặt bảng bàn cờ cố định trước máy ảnh và máy chiếu, nằm trong vùng máy chiếu và máy ảnh có thể thu nhận được.
- Bước 3: Lần lượt đặt bảng bàn cờ ở các vị trí xa gần, góc cạnh khác nhau và thu thập các tập ảnh tương ứng.
Các vị trí đặt bàn cờ để thực hiện cần 16~45 vị trí, sao cho các vị trí của bàn cờ phủ hết vùng làm việc của 2 máy ảnh và các giao điểm ô đen trắng cần được phát hiện.
Hình 4-12 Phần mềm được xây dựng cho quá trình hiệu chuẩn
Bước 1: Chọn Focusing để máy chiếu chiếu vân các ô vuông như hình trên để chỉnh tiêu cự của hệ quang máy ảnh sao cho ảnh vân là rõ nét nhất.
Hình 4-13 Hiệu chỉnh tiêu cự và khẩu độ trên ống kính máy ảnh
Bước 2: Hiệu chỉnh khẩu độ sao cho đỉnh của vạch sáng trắng nằm trong dải độ sáng từ 200 – 230.
Hình 4-14 Điều chỉnh độ sáng tối của máy ảnh
Sau khi đã thiết lập xong các thủ tục hiệu chỉnh máy ảnh, tiến hành hiệu chuẩn theo sơ đồ thuật toán hình 4-15.
Hình 4-15 Sơ đồ thuật toán hiệu chuẩn và phần mềm
Sau khi thực hiện hiệu chuẩn ta có bảng thông số 4-1.
Bảng 4-1 Thông số hiệu chuẩn máy ảnh và hệ máy ảnh nổi
STT Thống số Máy ảnh trái Máy ảnh phải
1 Thông số nội 𝐾9 ·2338,70 2338,70 1024768 0 0 1 ¸ ·2343,20 2343,20 1024768 0 0 1 ¸ 2 Thông số ngoại 𝐾 [−0,241 0,267 0 0 0] [−0,229 0,185 0 0 0] 3 Sai số (pixel) 0,4497 0,4500 Hệ máy ảnh nổi 4 Ma trận quay R · 0,92 −0,36 0,39 0,65 0,99 −0,0061 −0,39 0,0081 0,92 ¸ 5 Ma trận dịch chuyển 𝑇/ [−94,5 −0,26 18,65] 6 Sai số (pixel) 0,4977
Nhận xét: Sai số hiệu chuẩn của hệ thống theo bảng 4-1 (0,4977 điểm ảnh) và sai số của các máy ảnh do kích thước của các ô bàn cờ không đồng nhất khi chế tạo và số lượng ảnh lấy mẫu. Có thể giảm sai số này bằng cách sử dụng các mẫu ô bàn cờ chuẩn đo lường và tăng số lượng lấy mẫu từ 30-40.