In this study, an embedded ranging system based on a laser structured light image is developed. The distance measurement by the structured light image processing has efficient computation because the burdensome correspondence problem is avoidable. In order to achieve robustness against environmental illumination noise and real-time laser structured light image processing, a bandpass optical filter is adopted in this study. The proposed ranging system has an embedded image processor performing the whole image processing and distance measurement, and so reduces the computational burden in the main control system. A system calibration algorithm is presented to compensate for the lens distortion.
Structured laser light is a widely used method for obtaining 3D range information in Machine Vision. However, The structured laser light method is based on assumption that the surface of objects is Lambertian. When the observed surfaces are highly specularly reflective, the laser light can be detected in various parts on the image due to a specular reflection and secondary reflection. This makes wrong range data and the image sensor unusable for the specular objects. To discriminate wrong range data from obtained image data, we have proposed a new algorithm by using the cross section of image block. To show the performance of the proposed method, a series of experiments was, carried out on: the simple geometric shaped objects. The proposed method shows a dramatic improvement of 3D range data better than the typical structured laser light method.
In this paper, we address an active ranging system based on laser structured light image for mobile robot application. Since the burdensome correspondence problem is avoidable, the structured light image processing has efficient computation in comparison with the conventional stereo image processing. By using a cylindrical lens in the laser generation, it is possible to convert a point laser into a stripe laser without motorized scan in the proposed system. In order to achieve robustness against environmental illumination noise, we propose an efficient integro-differential image processing algorithm. The proposed system has embedded image processing module and transmits distance data to reduce the computational burden in main control system.
One of the important research issues in mobile robot is how to detect the 3D environment fast and accurately, and recognize it. Sensing methods of utilizing laser structured light and/or stereo vision are representatively used among a number of methodologies developed to date. However, the methods are still in need of achieving high accuracy and reliability to be used for real world environments. In this paper to implement a new robotic environmental sensing algorithm is presented by combining the information between intensity image and that of laser structured light image. To see how effectively the algorithm applied to real environments, we developed a sensor system that can be mounted on a mobile robot and tested performance for a series of environments.
This paper addresses the development of 3D data acquisition system (3D scanner) based laser structured-light image. The 3D scanner consists of a stripe laser generator, a conventional camera, and a rotation table. The stripe laser onto an object has distortion according to 3D shape of an object. By analyzing the distortion of the laser stripe in a camera image, the scanner obtains a group of 3D point data of the object. A simple semiconductor stripe laser diode is adopted instead of an expensive LCD projector for complex structured-light pattern. The camera has an optical filter to remove illumination noise and improve the performance of the distance measurement. Experimental results show the 3D data acquisition performance of the scanner with less than 0.2mm measurement error in 2 minutes. It is possible to reconstruct a 3D shape of an object and to reproduce the object by a commercially available 3D printer.
An algorithm to extract the 3-D geometric information of a static object was developed using a set of 2-D computer vision system and a laser structured lighting device. As a structured light pattern, multi-parallel lines were used in the study. The proposed algorithm was composed of three stages. The camera calibration, which determined a coordinate transformation between the image plane and the real 3-D world, was performed using known 6 pairs of points at the first stage. Then, utilizing the shifting phenomena of the projected laser beam on an object, the height of the object was computed at the second stage. Finally, using the height information of the 2-D image point, the corresponding 3-D information was computed using results of the camera calibration. For arbitrary geometric objects, the maximum error of the extracted 3-D feature using the proposed algorithm was less than 1~2mm. The results showed that the proposed algorithm was accurate for 3-D geometric feature detection of an object.
The structured lighting technique is a very accurate depth measurement method. One problem in this technique is that the laser light is invisible very often partly or as a whole caused from occlusion, light absorbtion, and reflection on the surface. If there is no laser light detected on a row of the image frame, the depth could not be computed at the point on the row. In this paper, a Dynamic Programing-based efficient laser line tracking algorithm is proposed to find the most likely line of the laser light utilizing all the possible information of the laser light trace. The performance of the algorithm is shown.
In this paper, we proposed an omnidirectional ranging system that is able to obtain $360^{\circ}$ all directional distances effectively based on structured light image. The omnidirectional ranging system consists of laser structured light source and a catadioptric omnidirectional camera with a curved mirror. The proposed integro-differential structured light image processing algorithm makes the ranging system robust against environmental illumination condition. The omnidirectional ranging system is useful for map-building and self-localization of a mobile robot.
In this paper, we propose a method combining an accelerometer with a cross structured light system to estimate the golf green slope. The cross-line laser provides two laser planes whose functions are computed with respect to the camera coordinate frame using a least square optimization. By capturing the projections of the cross-line laser on the golf slope in a static pose using a camera, two 3D curves’ functions are approximated as high order polynomials corresponding to the camera coordinate frame. Curves’ functions are then expressed in the world coordinate frame utilizing a rotation matrix that is estimated based on the accelerometer’s output. The curves provide some important information of the green such as the height and the slope’s angle. The curves estimation accuracy is verified via some experiments which use OptiTrack camera system as a ground-truth reference.
Structured light vision system has been widely used in 3D surface profiling. Usually, it is composed of a camera and a laser which projects a line on the target. Calibration is necessary to acquire 3D information using structured light stripe vision system. Conventional calibration algorithms have found the pose of the camera and the equation of the stripe plane of the laser under the same coordinate system of the camera. Therefore, the 3D reconstruction is only possible under the camera frame. In most cases, this is sufficient to fulfill given tasks. However, they require multiple images which are acquired under different poses for calibration. In this paper, we propose a calibration algorithm that could work by using just one shot. Also, proposed algorithm could give 3D reconstruction under both the camera and laser frame. This would be done by using newly designed calibration structure which has multiple vertical planes on the ground plane. The ability to have 3D reconstruction under both the camera and laser frame would give more flexibility for its applications. Also, proposed algorithm gives an improvement in the accuracy of 3D reconstruction.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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