Ảnh hưởng của vị trí điểm ảnh trong ảnh độ sâu

2.2.724 Vì các ống kính được sử dụng trong máy ảnh nói chung và thiết bị ToF nói

riêng thường là ống kính tiêu chuẩn, dữ liệu thu được bị ảnh hưởng bởi độ méo ảnh do cấu tạo của ống kính gây ra. Độ méo ảnh của ống kính có thể được ước tính và hiệu chỉnh thông qua các bước hiệu chuẩn liên tiếp. Để có thể sử dụng Kinect v2 làm thiết bị số hóa cho quá trình tái tạo hình học bề mặt các sản phẩm cơ khí, việc hiệu chuẩn cho phép thu được thông tin dữ liệu 3D đáng tin cậy từ các đám mây điểm phải được thực hiện. Mục đích của thí nghiệm này là xác định sự ảnh hưởng của của vị trí điểm ảnh trong ảnh độ sâu đến phép đo độ sâu của thiết bị Kinect v2.

2.2.725 2.3.1. Mô tả thí nghiệm

2.2.726 Tiếp tục nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình số hóa bề mặt

3D sử

dụng Kinect v2, trong thí nghiệm này, ảnh hưởng của của vị trí điểm ảnh trong ảnh độ sâu tới phép đo độ sâu sẽ được khảo sát. Cụ thể độ lệch khoảng cách của toàn bộ các điểm ảnh trong vùng con 260pixel X 220pixel có tâm là điểm cơ sở so với khoảng cách tham chiếu cố định sẽ được đánh giá.

2.2.727 Thí nghiệm được thực hiện với đối tượng đo là mặt bàn phẳng và được mô

tả trong hình 2.15. Cũng tương tự như các thí nghiệm đã thực hiện ở phần 2.1 và 2.2, thiết bị phải ổn định trong toàn bộ thí nghiệm để không có sai số sinh ra từ các chuyển vị nhỏ nhất có thể có của thiết bị.

2.2.728 2.2.729

2.2.730 Hình 2.15: Cấu hình thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của vị trí điểm

ảnh trong

ảnh độ sâu

2.2.731 Khoảng cách tham chiếu được xác định tương tự như xác định vị trí

của thí

nghiệm trong phần 2.2 với giá trị là 1282mm. Để giảm thời gian tính toán của máy tính qua đó giảm ảnh hưởng của nhiễu, mỗi vị trí khảo sát cách nhau 2pixel. Tại mỗi vị trí khảo sát, sẽ có năm mươi khung hình tĩnh được chụp, sau đó sẽ tính toán giá trị khoảng cách trung bình của năm mươi giá trị của mỗi khung

hình, đây là chính là giá trị khoảng cách cần xác định.

2.2.732 2.3.2. Phương pháp thực hiện

2.2.733 Dữ liệu từ Kinect v2 phục vụ cho tính toán liên quan đến thí nghiệm này

cũng được thu nhận bằng chương trình con viết bởi mã Matlab. Việc tính toán và xử lý dữ liệu sau thí nghiệm được thực hiện theo các công thức dưới đây

2.2.734 _ẸỊ0 2.2.735 Ẽ di

2.2.736 ■=5o

2.2.737 Ad = dtb - dtc

2.2.738 Nhằm lập trình chương trình thu nhận thông tin cho thí nghiệm, một quy

trình thực hiện được mô tả trong thuật toán 2.3. Tương tự như các thí nghiệm trong hai phần 2.1 và 2.2, quá trình thu nhận và xử lý dữ liệu cũng được tiến hành bởi các chương trình Matlab và được mô tả trong phụ lục 2.3.

2.2.739 Thuật toán 2.3 Thu nhận thông tin khoảng cách các điểm ảnh 2.2.740 INPUT : h1: Ảnh độ sâu

2.2.741 OUTPUT: pc: Khoảng cách từ Kinect v2 đến đối tượng đo 2.2.742 k2 = Kin2(color'' depthy, {Lấy ảnh độ sâu}

2.2.743 while True do

2.2.744 if min(pc) = 0 then

2.2.745 depth = k2.getDepth; {Cập nhật ảnh độ sâu sang ma trận Matlab}

for m ^ 126 to 386 do

2.2.746 for n ^ 102 to 322 do 2.2.747 for i ^ 1 to 50 do

2.2.748 tg = k2.marpDepthPoints2Camera([mn]');

2.2.749 end for{Độ sâu trung bình của điểm có tọa độ m, n} 2.2.750 pc = mean(tg); {Khoảng cách từ Kinect v2 đến đối tượng đo}

2.2.751 end for 2.2.752 end for 2.2.753 else

2.2.754 break; {Dừng chương trình}

2.2.755 end if 2.2.756 end while

2.3.3. Kết quả và đánh giá

2.2.757 Việc thu thập dữ liệu từ Kinect v2 diễn ra trong chín giây. Sau khi xử

lý dữ

(2.5)

(2.6)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1

liệu, kết quả của thí nghiệm được biểu diễn theo hệ trục tọa độ 3 chiều và được mô tả trong hình 2.16. Qua đồ thị biểu diễn có thể nhận thấy rằng các giá trị

2.2.758

2.2.759 khoảng cách thu được của các điểm ảnh phân phối theo hình dạng của

các vòng

tròn theo hình dạng của ống kính, tức là điểm ảnh càng nằm cách xa điểm cơ sở thì có giá trị khoảng cách nhỏ hơn. Hiện tượng này có thể do nguyên nhân bởi hình nón ánh sáng hồng ngoại trong quá trình chiếu vào đối tượng đo không đồng nhất [71]. Điều này dẫn đến những điểm ảnh ở góc của ảnh độ sâu sẽ có nhiều lỗi hơn so với những điểm ảnh gần điểm cơ sở. Ngoài ra, một số điểm bất thường xuất hiện trong kết quả thí nghiệm, tại vùng con có tọa độ (314, 218) đến (378, 236) trong hệ tọa độ ảnh đơn vị pixel giá trị khoảng cách đo được có độ lệch khoảng 8cm so với giá trị khoảng cách tham chiếu.

2.2.760 Để đánh giá chi tiết hơn các kết quả thu được, độ lệch khoảng cách đo được

so với khoảng cách tham chiếu sẽ được tính toán theo công thức 2.6 đối với từng

2.2.761

1.295

1.29

1.285

1.28

1.275 300

250

200

150 200 250

300

350

Trục V (pixel) 150 Trục u (pixel)

Hình 2.16: Khoảng cách đo được của các điểm ảnh trong vùng con 260pixel X

220pixel

Hình 2.17: Độ lệch khoảng cách đo được của các điểm ảnh nằm trên trục song song với trục u đi qua tọa độ 212 của điểm cơ sở

2.2.762 trục tọa độ u và v đi qua điểm cơ sở và lần lượt minh họa trong các

hình 2.17 và

2.18. Dường như, các khoảng cách đo được không phân bố tuyến tính. Đối với khoảng cách đo được theo trục u, độ lệch khoảng cách đo được lớn nhất là 6mm tại vị trí có tọa độ u = 350pixel. Tuy nhiên độ lệch chuẩn của khoảng cách đo được theo trục u là 2mm. Không giống như trục u, các giá trị khoảng cách đo được theo trục v lệch không quá lớn. Qua tính toán, độ lệch chuẩn của khoảng cách đo được theo trục v là 1,6mm.

2.2.763

2.2.764 Như vậy việc sử dụng thiết bị Kinect v2 cho các tác vụ đo lường có độ chính

xác cao sẽ phải thực hiện hiệu chuẩn trên từng điểm ảnh được quản lý bởi toàn bộ cảm biến. Tuy nhiên, công việc hiệu chuẩn này tốn nhiều thời gian do xử lý cục bộ trên từng điểm ảnh trên toàn bộ ảnh độ sâu. Bởi vậy, đối với các tác vụ sử dụng Kinect v2 để tái tạo hình học bề mặt có độ chính xác khoảng 1mm nên đặt đối tượng cần quét vào khu vực nằm ở trung tâm và được giới hạn của cảm biến IR.