Contribuição para o mapeamento tridimensional usando imagem

Abstract

A elaboração desta Tese pretende juntar num só documento conhecimento existente sobre a temática do mapeamento tridimensional de objectos, em particular os métodos ópticos. Posteriormente poderá ser utilizado como ferramenta de trabalho, sendo um ponto de partida para novos trabalhos sobre o tema. Com este objectivo foi feita uma pesquisa sobre o estado da arte. Foram comparados os métodos de mapeamento com contacto e sem contacto, foram apresentadas as desvantagens e vantagens de cada um deles. No que toca aos métodos ópticos sem contacto eles dividem-se em métodos passivos e métodos activos. Os métodos passivos descritos são a visão estéreo passiva e a fotogrametria. O principal problema da visão estéreo passiva é a correspondência entre imagens. A fotogrametria é muito utilizada na reconstrução tridimensional a partir de imagens bidimensionais. Os métodos activos descritos são a triangulação laser, estruturada simples e codificada, tempo de propagação e franjas de Moiré. A triangulação laser, baseia-se na projecção de uma linha ou ponto laser, a luz é reflectida e captada por uma câmara ou detector óptico, segundo uma determinada direcção. A luz estruturada é dos métodos activos mais utilizado e baseia-se na projecção de luz estruturada que pode ser simples ou codificada. O tempo de propagação consiste em enviar um sinal e medir as propriedades do sinal que é devolvido. Finalmente, as franjas de Moiré que é um padrão de interferência gerado pela sobreposição de duas grelhas. É conhecida as imperfeições que são introduzidas nas imagens, muito particularmente, nos equipamentos de captação de imagem de baixo custo. Quando se realizam medições a partir de imagens é necessário corrigir essas imperfeições. Neste trabalho, foi introduzido um capítulo onde a distorção das lentes e a calibração das câmaras são abordados. Foi também introduzido nesta tese um capítulo sobre modelação de sólidos, com a intenção de mostrar formas de representação de sólidos, que terá significado aquando do reconhecimento de formas, a partir da nuvem de pontos obtida através do mapeamento tridimensional. Na implementação prática procurou-se sobretudo apresentar um processo de correcção da distorção da imagem. Foi desenvolvida uma aplicação de detecção de pontos numa imagem e foi aplicado a esses pontos um método de correcção da distorção baseado nas invariantes geométricas. Foi ainda descrito um sistema de mapeamento tridimensional baseado em luz estruturada, composto por um projector de padrões e uma câmara de captação de imagem. No final são apresentadas as conclusões e trabalhos futuros.