Reconstrucción 3D de escenas mediante un sistema de visión estereoscópica, basada en extracción de características y desarrollada en OpenCV

3D Reconstruction of Scenes by Means of a Stereoscopic Vision System, Based on Feature Extraction and Developed in OpenCV

Recientemente se han desarrollado dispositivos que permiten obtener información tridimensional de las escenas. El más popular es el que ha sido creado por un par estereoscópico de cámaras. Este trabajo presenta un desarrollo en la visión artificial estéreo para obtener coordenadas 3D de una escena real, que se procesa en línea. Los algoritmos estéreo están diseñados con OpenCV^® y son compatibles con Linux^®. Los mapas de disparidad aparecen en escala de grises y en pseudocolor para representar la profundidad. La información 3D está representada por nubes de puntos en un entorno virtual gráfico. Las medidas de un objeto con dimensiones conocidas resultaron en errores entre 0,72% y 6,9%.

INTRODUCCIÓN

En la actualidad existen diversos métodos para extraer información espacial de una escena (Reiter, 2006; Sánchez, 2003; Idrobo, 2005). En los últimos años se han desarrollado dispositivos que permiten obtener datos 3D de una escena, y uno de los más usados es el conformado por un par estéreo de cámaras (Nedevschi, 2006; Broggi, 2006; Saxena, 2007). En la visión estéreo se deben resolver dos problemas: correspondencia y reconstrucción 3D. La correspondencia consiste en decidir, para un punto del plano-imagen de una de las cámaras, izquierda o derecha, qué punto corresponde en el plano-imagen de la otra cámara (son imágenes del mismo punto físico). En la reconstrucción se trata de obtener, dados dos puntos correspondientes en ambos planos imagen, las coordenadas 3D del punto en el espacio respecto a un sistema de coordenadas del mundo (Guerrero, 2008).

Existen dos técnicas sobresalientes para procesamiento de visión estéreo: la primera se basa en la disparidad por regiones, y la segunda, en la disparidad por extracción de características (Murray, 1997; Toulminet, 2006). En el presente trabajo se hace un aporte a las técnicas basadas en estereoscopía para la reconstrucción tridimensional de escenas reales, se presentan resultados mediante la técnica de disparidad por extracción de características, se realiza la representación de puntos en un escenario 3D virtual, partiendo de mapas de disparidad de las escenas reales, y se evalúa el desempeño del sistema comparando las medidas reales de un objeto con sus medidas en reconstrucción.

En el apartado 1, se detallan las bases de la geometría epipolar; en el 2 presenta el desarrollo del algoritmo de correspondencia estéreo, y en el 3, la determinación de coordenadas tridimensionales a partir del mapa de disparidad.