BÁO CÁO ĐỒ ÁN COMPUTER VISION: TÁI TẠO ẢNH 3D

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN III
Đề tài:

COMPUTER VISION: TÁI TẠO ẢNH 3D
Sinh viên thực hiện:

PHAN THỊ NGÁT
Lớp ĐT2 – K56

Giảng viên hướng dẫn: TS. TRỊNH QUANG ĐỨC

Hà Nội, 12-2015


LỜI NÓI ĐẦU
Theo xu hướng phát triển công nghệ thì công nghệ chụp ảnh 2D đã lỗi thời
và để đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng và xu hướng phát triển của thế
giới thì công nghệ ảnh 3D ra đời. Chính vì lẽ đó mà em đã quyết định thực
hiện đề tài tái tạo ảnh 3D từ một cặp ảnh 2D hay còn gọi là STEREO
VISION.
Trong quá trình thực hiện đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.
Trịnh Quang Đức đã hướng dẫn tận tình cho em để em có thể từng bước hoàn
thiện đồ án này.

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Mục đích của đồ án là tìm hiểu phương pháp tái tạo ảnh 3D từ một cặp ảnh
2D và xây dựng lại hệ thống cho phép tái tạo ảnh trực tiếp sử dụng một cặp
camera. Đồ án được trình bày với bốn chương với bố cục như sau:
Chương 1: Tổng quan về phương pháp thực hiện đề tài
Chương 2: Cơ sở toán học và kiến thức liên quan
Chương 3: Các bước thực hiện đề tài
Chương 4: Kết quả thực hiện đề tài
SUMMARY OF PROJECTS
The aim of the scheme is to explore the 3D image reconstruction method
from a pair of 2D images and rebuild the system allows direct visualization
using a pair of cameras. Projects are presented with four chapters with the
following composition:
Chapter 1: Overview of methods to implement the project
Chapter 2: The mathematics and related knowledge
Chapter 3: Steps to implement the project
Chapter 4: Results of the implementation topics

MỤC LỤC


DANH MỤC HÌNH VẼ


DANH SÁCH BẢNG BIỂU


DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT


PHẨN MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI


1.1 Giới thiệu đề tài

Computer vision là gì?
Sử dụng 2 hay nhiều ảnh 2D được chụp từ cùng 1 vật và cùng 1 khoảng
cách để tìm khoảng cách từ vật đến camera (depth map) và tái tạo lại
hình ảnh 3D của vật đó.

Hình 1.
1.2 Cơ sở của thuật toán

Sử dụng các thong tin khác nhau thu được từ 2 ảnh để tìm thông tin
chiều sâu của ảnh (depth map).

Hình 2.
CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VÀ PHẦN MỀM
2.1 Lý thuyết
2.1.1 Lý thuyết về ảnh số
Ảnh số là gì?
2.1.2 Xử lí ảnh số
2.1.3 Phép biến đổi Fourier
2.2 Phần mềm
CHƯƠNG 3: CÁC BƯỚC THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
3.1 Thu nhận dữ liệu đầu vào

3.1.1 Phương thức kết nối thiết bị camera với máy tính
Sử dụng Image Acquisition Apps của Matlab 2013a để thu nhận tín
hiệu bằng phương thức giao tiếp usb 2.0 của camera.

Hình
3.1.2 Thiết lập các tham số đầu vào
- Không gian màu : rgb
- Kích thước ảnh: 640x480
- Frame Rate : 30 frame/s
- Khoảng cách đặt 2 camera:
- Khoảng cách từ hai camera đến vật:
- Thiết lập thí nghiệm với tiêu cự của 2 camera ở xa vô cùng
3.2 Tính toán các tham số của camera
3.2.1 Phương pháp tính tiêu cự của hai camera
B
F/
A

F
d

A/

O
d/ B/

Xét 2 tam giác đồng dạng : ∆OAB và ∆OA’B’


A' B ' d '

= =k
AB
d
1 1 1
= +
f d d'
kd
f =
k +1

3.2.2 Kết quả tính toán
d = 10cm =100mm
AB = 2.3cm
A’B’ = 4.6cm
k = 2
f = 66.6667 mm
3.3 Phân tích và lọc nhiễu
3.3.1 Phương pháp phân tích
Bước 1: dữ liệu vào là 256 ảnh được chụp với góc độ giống
nhau(đoạn video gồm 256 frame với tốc độ lấy mẫu 30 frame/s = 30Hz), chất
lượng như nhau(tất cả các thông số của camera và ảnh nhận được là như
nhau)
Bước 2: -Chuyển đổi kiểu ảnh của 200 ảnh từ rgb sang gray(intensity)
-Tính giá trị intensity trung bình của một điểm ảnh(tâm ảnh)
của 200 ảnh, ta được điểm ảnh trung bình hay là điểm ảnh
chuẩn.


Hình
Bước 3: So sánh intensity của từng ảnh với intensity của ảnh chuẩn, ta

sẽ có được giá trị chênh lệnh( gọi là nhiễu).

Hình
Bước 4: Tính hàm phân bố xác suất của các giá trị intensity

Hình
Bước 5: Tính giá trị DC(Giá trị chênh lệch so với giá trị trung bình)


Hình
Bước 6:
3.3.2 Thiết kế bộ lọc nhiễu
3.4 Ghép hai ảnh lên cùng một frame
3.4.1 Phương pháp
3.4.2 Kết quả
3.5 Tính disparity map
3.5.1 Các thuật toán
3.5.3 Kết quả
3.6 Tái tạo ảnh 3D
3.6.1 Thuật toán tái tạo
3.6.2 Kết quả tái tạo
CHƯƠNG 4: