Rindërtimi 3D nga një fotografi e vetme: 8 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:10

Detyra e rindërtimit 3D zakonisht lidhet me shikimin binokular. Përndryshe, ju mund të lëvizni një aparat të vetëm rreth objektit. Ndërkohë, nëse dihet forma e objektit, detyra mund të zgjidhet nga një fotografi e vetme. Kjo do të thotë që ju keni vetëm një aparat fotografik dhe nuk lëviz. Le të shohim se si ta bëjmë atë hap pas hapi. Ne do të përdorim Rubik's Cube sepse është i standardizuar mirë dhe ka një grup të pasur karakteristikash. Mund të konsiderohet si një objekt shumë i thjeshtë dhe njëkohësisht një konstruksion i ndërlikuar. Pra, vizioni i makinës duhet të tejkalojë pengesat thelbësore në mënyrë që të përfundojë detyrën.

Hapi 1: Vlerësoni kompleksitetin e detyrës

Në shikim të parë, detyra është e thjeshtë. Gjeni nyjën qendrore ku bashkohen 3 skajet e kubit dhe vizatoni këto skaje. Nga koordinatat e tyre, është e mundur të llogaritet distanca nga kamera dhe këndet e rrotullimit. Problemi është se këto linja nuk ekzistojnë. Nga imazhi i majtë shihni se çdo skaj përfaqësohet nga 2 vija paralele. Për më tepër, fotografia e sipërme e djathtë tregon se secila prej tyre është e ndarë në 3 segmente. Për më tepër, nëse aplikojmë një variant të transformimit popullor Hough i cili mund të zbulojë segmentet e linjës, ai kryen detyrën me disa gabime të cilat e bëjnë të pamundur zbulimin e nyjës qendrore. Nëse skajet nuk arrijnë njëra -tjetrën, nuk ka asnjë pikë të vetme. Nëse zbulimi tejkalon fundin, do të duket si nyjë në mes të skajit siç shihni në 2 imazhet e mbetura.

Hapi 2: Gjeni Qasjen e duhur

Kur shumë detaje i bëjnë algoritmet deterministe të papërdorshme, është koha për të marrë parasysh qasjen probabiliste. Nëse llogaritim parametrat mesatarë të figurës, gabimet e tyre do të zvogëlohen ndjeshëm dhe në mënyrë paradoksale metoda do të dalë më e besueshme. Transformimi standard Hough nuk nxjerr segmente të linjës. Vetëm shpati i tij theta dhe distanca rho nga origjina koordinative. Ato formojnë hapësirën Hough, pjesa e së cilës është treguar më lart. Këtu theta korrespondon me boshtin horizontal. Pikat e ndritshme shënojnë linjat e mundshme në imazh. Vini re se disa pika të tilla janë të vendosura njëra mbi tjetrën. Nuk është çudi, në imazhin tonë ka shumë linja paralele. Ata kanë të njëjtën theta dhe rho të ndryshme.

Hapi 3: Llogarit Histogramin e Theta -s

Le të zbulojmë grupe të tilla. Për këtë qëllim ne do të përmbledhim leximet për të gjitha pikat në hapësirën Hough me të njëjtën theta. Ju shihni histogramin përkatës në ilustrim. Disa shënime në lidhje me matjet. Kur punoni me imazhe në koordinatat pixel, boshti X shkon si zakonisht, por Y tregon poshtë, kështu që origjina e koordinatave është këndi i sipërm i majtë dhe theta duhet të matet nga boshti X në drejtim të akrepave të orës. Duke pasur parasysh që i gjithë spastrimi i theta -s në foto është 180 gradë, mund të kontrolloni afërsisht që 3 majat kryesore përfaqësojnë 3 shpate mbizotëruese në imazh.

Hapi 4: Llogaritni Histogramin Rho

Tani që njohim 3 grupe kryesore të vijave paralele, le të ndajmë linjat brenda secilës prej tyre. Ne mund të përsërisim të njëjtën qasje. Le të marrim një kolonë nga hapësira Hough që korrespondon me një kulm në histogramin theta. Tjetra, ne do të llogarisim një histogram tjetër ku boshti X përfaqëson vlerën rho dhe Y - leximet e përmbledhura për këtë rho. Natyrisht, shuma do të jetë më pak kështu që kjo tabelë nuk është aq e qetë. Sidoqoftë, majat janë qartë të dukshme dhe numri i tyre (7) korrespondon saktësisht me numrin e linjave paralele në imazhin burimor. Fatkeqësisht, jo të gjitha tabelat janë aq perfekte, por parimi është i qartë.

Hapi 5: Gjeni Nyjen Qendrore

Nëse marrim majën qendrore në histogramin rho për secilën theta, do të marrim 3 rreshta të cilat janë të kuqe në figurë. Kryqëzimi i tyre shënon pikën e nevojshme.

Hapi 6: Zgjidhni nga 2 Alternativa

Ju shihni që secila linjë shkon nga pika qendrore në të dy drejtimet. Si të përcaktoni gjysmën e duhur? Le të marrim theta3. Supozoni se marrim pjesën e poshtme të kësaj linje. Le të llogarisim edhe një hapësirë tjetër Hough vetëm për pjesën e figurës nga 2 vija jeshile në këndin e sipërm të djathtë të figurës. Pastaj krijoni histogramin theta për të. E shihni që maja e tretë u zhduk plotësisht, kështu që ne kemi bërë zgjedhjen e duhur.

Hapi 7: Përcaktoni qoshet e jashtme

Tani mund të përdorim majën e parë dhe të fundit në histogramet rho në mënyrë që të vizatojmë vija blu të cilat presin skajet e kuqe dhe shënojnë qoshet e pjesës tjetër. Detyra është zgjidhur.

Hapi 8: Provojeni në praktikë

Ilustrimet për këtë Instructable janë krijuar duke përdorur Perceptimin 1.0. Ky është softuer falas i cili përdor OpenCV - një bibliotekë e fuqishme për vizionin e kompjuterit. Gjithashtu mund të lidhet me WinNB e cila u përdor në një tjetër Instructable tim duke siguruar kështu aftësinë e shikimit për robotikën. Ju mund t'i shkarkoni të dy programet nga nbsite. Për instalim, thjesht ekzekutoni skedarin exe të shkarkuar. Më vonë, mund ta hiqni duke përdorur mjetin standard të Windows. Faqja gjithashtu përmban burime në lidhje me vizionin e kompjuterit dhe tema të ngjashme. Në Perceptimin do të gjeni metodën e përshkruar të rindërtimit 3D, si dhe shumë të tjera. Avantazhi i këtij programi është se ai nxjerr rezultatin përfundimtar së bashku me të dhënat e ndërmjetme. Ju jeni në gjendje të hulumtoni sesi funksionon vizioni kompjuterik pa qenë programues. Sa i përket hyrjes, secila metodë ka zgjedhur mostra tipike. Sigurisht, ju gjithashtu mund të përdorni tuajin. Shtë e mundur të futni imazhe nga një skedar ose nga kamera e kompjuterit. Mos ngurroni të më kontaktoni për çdo pyetje ose sugjerim.