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Sistema de Visão Estéreo Calibrado em MATLAB

Este projeto exibe um modelo básico de como criar um mapa de disparidades a partir de uma cena real, em conjunto com um par de câmeras, usando calibração (pelo método de Zhang). Se você está procurando a versão sem calibração, ela está disponível neste link.

Introdução

Um mapa de disparidades é uma representação gráfica da profundidade de elementos que estão presentes em uma cena. Os mapas de disparidade costumam ser muito utilizados na área de visão estéreo, em que tenta-se reproduzir computacionalmente aspectos da visão humana. Basicamente, a geração de um mapa de disparidades envolve até 3 (três) etapas:

  • A calibração, que ao avaliar características das câmeras de um sistema de visão estéreo, busca parâmetros importantes à geração de um mapa de disparidades;
  • A retificação, em que os parâmetros obtidos na etapa anterior são utilizados como referência no processo de captura (e posteriormente ajuste) das imagens de uma cena;
  • A correspondência, que parte das imagens obtidas pelo processo de retificação para gerar o mapa de disparidades.

Embora existam muitas técnicas para retificação e correspondência, na maioria das vezes a calibração é realizada utilizando o tradicional método de Zhang [1], que utiliza um elemento (semelhante a um tabuleiro de xadrez) como referência para a calibração das câmeras do sistema de visão estéreo. É o que este projeto faz.

Materiais Utilizados

  • MATLAB R2017b ou posterior, versão x64.
  • Uma câmera 3D, ou um par de cameras simulando um sistema de visão estéreo. No caso, eu utilizo a Minoru3D.
  • Um "padrão de calibração". Na prática, um molde de tabuleiro de xadrez, impresso em um plano. Você pode gerar um padrão destes no calib.io.

Como Configurar o MATLAB

  1. Abra o MATLAB;

  2. Digite o comando supportPackageInstaller no console do MATLAB e pressione Enter;

  3. Uma vez que o Package Installer Manager esteja aberto, instale essas duas bibliotecas:

    • "USB Webcam", que permite ao MATLAB reconhecer câmeras USB;
    • "OS Generic Video Interface", que permite ao MATLAB capturar imagens com as câmeras USB.

  4. Configure o caminho do MATLAB para a pasta que contém este projeto;

  5. Agora a parte complicada. Você precisa encontrar o ID de cada câmera que será utilizada no projeto. Se você tiver apenas duas câmeras no seu computador, provavelmente as ID's terão valor 1 (um) para a câmera esquerda e 2 (dois) para a câmera direita. Se você possuir 3 (três) ou mais câmeras conectadas no seu computador, recomendo digitar o comando webcamlist no console do MATLAB, pressionar Enter e ver o que aparece (as câmeras aparecerão na order do ID destas).

  6. Uma vez descoberto o ID de cada câmera, mude os valores de LEFT_CAM/RGHT_CAM no arquivo main.m com o ID de cada uma;

    • (Opcional) Se você deseja realizar uma calibração inicial das cãmeras, mude também o valor de USE_CALIBRATION para 1 (um);

  7. Por fim, você pode executar o arquivo main.m no MATLAB.

Informações Adicionais

Você pode precisar de uma conta no MATLAB (não se preocupe, esta é gratuita) para baixar e instalar os pacotes necessários da etapa 3 (três).

Licença de Uso

Os códigos disponibilizados aqui estão sob a licença Apache, versão 2.0 (veja o arquivo LICENSE em anexo para mais detalhes). Dúvidas sobre este projeto podem ser enviadas para o meu e-mail: carloswdecarvalho@outlook.com.

Referências

[1] Zhang, Z. "A Flexible New Technique for Camera Calibration". IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. Vol. 22, No. 11, 2000, pp. 1330–1334.