Page 3 - Методы восстановления трехмерной структуры объектов для многоканальных систем регистрации с использованием структурированной подсветки

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012 187
подсветки различных типов. Следует отметить, что определение
требований к системе регистрации, как и методика расчета парамет-
ров такой системы, исходит из различных алгоритмов работы и
требований к точности и надежности регистрации и по-прежнему
остаются малоисследованными. Эти вопросы также будут описаны
в данной работе.
Устройство системы регистрации. Идеальная система регист-
рации трехмерной структуры объекта должна обеспечивать высокое
разрешение в широком диапазоне расстояний до объекта больших
размеров при различной внешней световой обстановке. Однако при
разработке такой системы возникает ряд технических противоречий,
поэтому и характеристики реальной системы всегда являются ком-
промиссным решением для условий конкретной задачи.
С одной стороны, точное определение стереоскопическим мето-
дом трехмерных координат точек объекта на значительном рассто-
янии требует такого же расстояния между камерами (базового рас-
стояния) [1]. С другой стороны, для обеспечения совмещения полей
зрения камер необходимо поворачивать их на большие углы, что, в
свою очередь, приводит к значительному изменению ракурса и за-
трудняет стереоотождествление. Точность регистрации трехмерной
структуры объекта с использованием структурированной подсветки
во многом зависит от угла между осями проекционной и регистри-
рующей систем (параллаксного угла). Это обусловливает увеличение
базового расстояния между проекционными и регистрирующими
системами при увеличении расстояния до объекта. Таким образом, в
системе, работающей в широком диапазоне расстояний до объекта,
следует предусмотреть возможность изменения базового расстояния
и поворота камер или проектора. Комбинированная система регист-
рации трехмерной структуры объекта, состоящая из двух камер и
одного проектора, может быть построена по двум следующим схемам
(рис. 1). Схема 1 (рис. 1, а) может иметь преимущества при регист-
рации малых объектов на малых расстояниях, когда требуется за-
регистрировать изображения выпуклого объекта или создать полную
трехмерную модель объекта, перемещая объект или систему регист-
рации. Однако при работе с протяженными объектами на больших
дальностях параллаксные углы для проектора и камер оказываются
меньше угла между камерами, что противоречит приведенным выше
требованиям. Схема 2 (рис. 1, б), в которой предусмотрен больший
параллаксный угол для второй камеры, позволяет реализовать работу
в широком диапазоне расстояний до объекта за счет изменения базо-
вого расстояния и поворота второй камеры, используя первую камеру
как опорную и не изменяя небольшой параллаксный угол между
первой камерой и проектором.