3D რეკონსტრუქცია ერთი ფოტოდან: 8 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

3D რეკონსტრუქციის ამოცანა ჩვეულებრივ ასოცირდება ბინოკულარულ ხედვასთან. გარდა ამისა, თქვენ შეგიძლიათ გადაადგილოთ ერთი კამერა ობიექტის გარშემო. იმავდროულად, თუ ობიექტის ფორმა ცნობილია, ამოცანა შეიძლება გადაწყდეს ერთი ფოტოდან. ანუ თქვენ გაქვთ მხოლოდ ერთი კამერა და ის არ მოძრაობს. მოდით შევხედოთ როგორ გავაკეთოთ ეს ეტაპობრივად. ჩვენ გამოვიყენებთ რუბიკის კუბს, რადგან ის კარგად არის სტანდარტიზებული და აქვს მდიდარი მახასიათებლები. ის შეიძლება ჩაითვალოს ძალიან მარტივ ობიექტად და ერთდროულად რთულ კონსტრუქტად. ამრიგად, მანქანის ხედვამ უნდა გადალახოს მნიშვნელოვანი დაბრკოლებები, რათა შეასრულოს დავალება.

ნაბიჯი 1: შეაფასეთ დავალების სირთულე

ერთი შეხედვით, ამოცანა მარტივია. იპოვეთ ცენტრალური კვანძი, სადაც კუბის 3 კიდე იკრიბება და დახაზეთ ეს კიდეები. მათი კოორდინატებიდან შესაძლებელია გამოვთვალოთ კამერის მანძილი და ბრუნვის კუთხეები. პრობლემა ის არის, რომ ეს ხაზები არ არსებობს. მარცხენა სურათიდან ხედავთ, რომ თითოეული ზღვარი წარმოდგენილია 2 პარალელური ხაზით. გარდა ამისა, ზედა მარჯვენა სურათი გვიჩვენებს, რომ თითოეული მათგანი დაყოფილია 3 ნაწილად. უფრო მეტიც, თუ ჩვენ ვიყენებთ პოპულარული Hough გარდაქმნის ვარიანტს, რომელსაც შეუძლია ხაზის სეგმენტების გამოვლენა, ის ასრულებს დავალებას ზოგიერთი შეცდომით, რაც შეუძლებელს ხდის ცენტრალური კვანძის გამოვლენას. თუ ბოლოები ერთმანეთს არ აღწევს, ერთი წერტილი არ არსებობს. თუ გამოვლენა გადააჭარბებს დასასრულს, ის ჰგავს კვანძს შუა ზღვარზე, როგორც ხედავთ დანარჩენ 2 სურათზე.

ნაბიჯი 2: იპოვნეთ სწორი მიდგომა

როდესაც ძალიან ბევრი დეტალი განმსაზღვრელ ალგორითმს გამოუსადეგარს ხდის, დროა გავითვალისწინოთ ალბათური მიდგომა. თუ გამოვთვლით სურათის საშუალო პარამეტრებს, მათი შეცდომები არსებითად შემცირდება და პარადოქსულად მეთოდი უფრო საიმედო გახდება. სტანდარტული Hough გარდაქმნა არ გამოაქვს ხაზის სეგმენტებს. მხოლოდ მისი ფერდობზე თეტა და მანძილი rho კოორდინირებული წარმოშობიდან. ისინი ქმნიან Hough სივრცის ნაწილს, რომელიც ნაჩვენებია ზემოთ. აქ თეტა შეესაბამება ჰორიზონტალურ ღერძს. ნათელი ლაქები აღნიშნავს შესაძლო ხაზებს გამოსახულებაზე. გაითვალისწინეთ, რომ რამდენიმე ასეთი ადგილი ერთმანეთის ზემოთ მდებარეობს. გასაკვირი არ არის, რომ ჩვენს სურათზე ბევრი პარალელური ხაზია. მათ აქვთ ერთი და იგივე თეტა და განსხვავებული rho.

ნაბიჯი 3: გამოთვალეთ თეტა ჰისტოგრამა

მოდით გამოვავლინოთ ასეთი მტევანი. ამ მიზნით ჩვენ შევაჯამებთ კითხვებს Hough სივრცეში არსებული ყველა წერტილისთვის იგივე თეტაში. ილუსტრაციაზე ხედავთ შესაბამის ჰისტოგრამას. რამდენიმე შენიშვნა გაზომვების შესახებ. პიქსელის კოორდინატებზე გამოსახულებებთან მუშაობისას X ღერძი ჩვეულებისამებრ მიდის, მაგრამ Y ქვევით მიდის ქვემოთ, ამიტომ კოორდინატის საწყისი არის ზედა მარცხენა კუთხე და თეტა უნდა გაიზომოს X ღერძიდან საათის ისრის მიმართულებით. იმის გათვალისწინებით, რომ სურათზე თეტას მთლიანი გაწმენდა 180 გრადუსია, შეგიძლიათ დაახლოებით შეამოწმოთ, რომ 3 ძირითადი მწვერვალი გამოსახულია 3 გაბატონებული ფერდობზე გამოსახულებაზე.

ნაბიჯი 4: გამოთვალეთ Rho ჰისტოგრამა

ახლა, როდესაც ჩვენ ვიცით პარალელური ხაზების 3 ძირითადი მტევანი, მოდით გამოვყოთ ხაზები თითოეულ მათგანში. ჩვენ შეგვიძლია გავიმეოროთ იგივე მიდგომა. ავიღოთ სვეტი Hough სივრციდან, რომელიც შეესაბამება ერთ მწვერვალს თეტა ჰისტოგრამზე. შემდეგი, ჩვენ გამოვთვლით სხვა ჰისტოგრამას, სადაც X ღერძი წარმოადგენს rho მნიშვნელობას და Y - ამ rho- ს შეჯამებულ მაჩვენებლებს. ცხადია, ჯამი ნაკლები იქნება, ასე რომ ეს სქემა არც ისე გლუვია. მიუხედავად ამისა, მწვერვალები აშკარად ჩანს და მათი რიცხვი (7) ზუსტად შეესაბამება წყაროს სურათზე პარალელური ხაზების რაოდენობას. სამწუხაროდ, ყველა სქემა არ არის სრულყოფილი, მაგრამ პრინციპი ნათელია.

ნაბიჯი 5: იპოვნეთ ცენტრალური კვანძი

თუ ჩვენ ვიღებთ ცენტრალურ მწვერვალს rho ჰისტოგრამაზე თითოეული თეტასათვის, მივიღებთ 3 ხაზს, რომლებიც წითელია სურათზე. მათი გადაკვეთა აღნიშნავს აუცილებელ წერტილს.

ნაბიჯი 6: აირჩიეთ 2 ალტერნატივიდან

ხედავთ, რომ თითოეული ხაზი მიდის ცენტრალური წერტილიდან ორივე მიმართულებით. როგორ განვსაზღვროთ სწორი ნახევარი? ავიღოთ theta3. დავუშვათ, ჩვენ ვიღებთ ამ ხაზის ქვედა ნაწილს. მოდით გამოვთვალოთ კიდევ ერთი Hough სივრცე მხოლოდ სურათის ნაწილისთვის 2 მწვანე ხაზიდან სურათის ზედა მარჯვენა კუთხეში. შემდეგ შექმენით თეტა ჰისტოგრამა მისთვის. ხედავთ, რომ მესამე მწვერვალი მთლიანად გაქრა, ასე რომ ჩვენ გავაკეთეთ სწორი არჩევანი.

ნაბიჯი 7: გარე კუთხეების განსაზღვრა

ახლა ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ პირველი და ბოლო მწვერვალი rho ჰისტოგრამებზე ისე, რომ დავხატოთ ლურჯი ხაზები, რომლებიც ამცირებს წითელ კიდეებს და აღნიშნავს დანარჩენ კუთხეებს. ამოცანა ამოხსნილია.

ნაბიჯი 8: სცადეთ პრაქტიკაში

ამ ინსტრუქციის ილუსტრაციები შეიქმნა Perception 1.0– ის გამოყენებით. ეს არის უფასო პროგრამა, რომელიც იყენებს OpenCV - მძლავრი ბიბლიოთეკა კომპიუტერული ხედვისთვის. ასევე ის შეიძლება დაკავშირებული იყოს WinNB– თან, რომელიც გამოიყენებოდა ჩემს სხვა ინსტრუქციებში და ამით უზრუნველყოფდა რობოტიზმის მხედველობის უნარს. თქვენ შეგიძლიათ ჩამოტვირთოთ ორივე პროგრამა nbsite– დან. ინსტალაციისთვის, უბრალოდ გაუშვით გადმოწერილი exe ფაილი. მოგვიანებით, შეგიძლიათ წაშალოთ იგი Windows- ის სტანდარტული ინსტრუმენტის გამოყენებით. საიტი ასევე შეიცავს რესურსებს კომპიუტერული ხედვისა და მასთან დაკავშირებული თემების შესახებ. აღქმაში თქვენ ნახავთ 3D რეკონსტრუქციის აღწერილ მეთოდს, ისევე როგორც ბევრ სხვას. ამ პროგრამის უპირატესობა ის არის, რომ იგი აჩვენებს საბოლოო შედეგს შუალედურ მონაცემებთან ერთად. თქვენ შეგიძლიათ გამოიკვლიოთ როგორ მუშაობს კომპიუტერული ხედვა პროგრამისტის გარეშე. რაც შეეხება შეყვანას, თითოეულ მეთოდს აქვს სპეციალურად შერჩეული ტიპიური ნიმუშები. რა თქმა უნდა, თქვენ ასევე შეგიძლიათ გამოიყენოთ საკუთარი. შესაძლებელია სურათების შეყვანა ფაილიდან ან კომპიუტერის კამერიდან. თავისუფლად დამიკავშირდით ნებისმიერი კითხვისა თუ წინადადების შემთხვევაში.