Um método para determinação da profundidade combinando visão estéreo e autocalibração para aplicação em robótica móvel

This work proposes a method to determine the depth of objects in a scene using a combination between stereo vision and self-calibration techniques. Determining the rel- ative distance between visualized objects and a robot, with a stereo head, it is possible to navigate in unknown environments. Stereo vision techniques supply a depth measure by the combination of two or more images from the same scene. To achieve a depth estimates of the in scene objects a reconstruction of this scene geometry is necessary. For such reconstruction the relationship between the three-dimensional world coordi- nates and the two-dimensional images coordinates is necessary. Through the achievement of the cameras intrinsic parameters it is possible to make this coordinates systems relationship. These parameters can be gotten through geometric camera calibration, which, generally is made by a correlation between image characteristics of a calibration pattern with know dimensions. The cameras self-calibration allows the achievement of their intrinsic parameters without using a known calibration pattern, being possible their calculation and alteration during the displacement of the robot in an unknown environment. In this work a self-calibration method based in the three-dimensional polar coordinates to represent image features is presented. This representation is determined by the relationship between images features and horizontal and vertical opening cameras angles. Using the polar coordinates it is possible to geometrically reconstruct the scene. Through the proposed techniques combination it is possible to calculate a scene objects depth estimate, allowing the robot navigation in an unknown environment

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Este trabalho propõe um método para determinar a profundidade de objetos em cena utilizando uma combinação das técnicas de visão estéreo e autocalibração. Determinando a distância relativa entre objetos visualizados e um robô móvel, dotado de uma cabeça estéreo, é possível efetuar sua navegação em ambientes desconhecidos. As técnicas de visão estéreo fornecem uma medida de profundidade a partir da combinação de duas ou mais imagens de uma mesma cena. Para a obtenção de estimativas da profundidade dos objetos presentes nesta cena é necessário uma reconstrução da geometria da mesma. Para tal reconstrução é necessário o relacionamento das coordenadas tridimensionais do mundo com as coordenadas bidimensionais das imagens. Através da obtenção dos parâmetros intrínsecos das câmeras é possível fazer o relacionamento entre os sistemas de coordenadas. Estes parâmetros podem ser obtidos através da calibração geométrica das câmeras, a qual é geralmente feita através da visualização de um objeto padrão de calibração com dimensões conhecidas. A autocalibração das câmeras permite a obtenção dos parâmetros intrínsecos das mesmas sem a utilização de um padrão conhecido de calibração, sendo possível a obtenção e a alteração destes durante o deslocamento do robô móvel em um ambiente desconhecido. É apresentado neste trabalho um método de autocalibração baseado na representação de características da imagem por coordenadas polares tridimensionais. Estas são determinadas relacionando-se características das imagens com os ângulos de abertura horizontal e vertical das câmeras. Utilizando-se estas coordenadas polares é possível efetuar uma reconstrução geométrica da cena de forma precisa. Através desta combinação das técnicas proposta é possível obter-se uma estimativa da profundidade de objetos cena, permitindo a navegação de um robô móvel autônomo em um ambiente desconhecido