Modelo interpolativo punto-superficie para calibrado de cámaras en visión artificial

Resumen

Esta tesis doctoral propone un nuevo modelo de calibración de cámaras de visión artificial que se ha bautizado como modelo punto-superficie. Su aplicación al caso de escenas de objetos situadas sobre un plano de referencia conocido por diseño, que es una situación muy frecuente en las aplicaciones industriales de las técnicas de visión artificial, ha producido resultados de una precisión desconocida cuando se emplean otros métodos. Se ha generalizado también al caso de varias cámaras, proponiéndose un método de reconstrucción de los objetos situados sobre el plano de referencia, método que se ha bautizado como seudo-estereovisión. En la tesis también se ha resuelto la generalización del modelo de calibración propuesto al caso de escenas con objetos tridimensionales complejos, mejorando los resultados que se obtienen con el modelo pin-hole convencional. La memoria de la tesis documenta la experimentación exhaustiva llevada a cabo para validar el modelo de calibración propuesto y sus citadas aplicaciones a la reconstrucción de objetos. El trabajo de investigación sobre el que se ha basado esta tesis ha estado enmarcado dentro de un proyecto llevado a cabo por el Grupo de Visión del Departamento de Inteligencia Artificial de la Facultad de Informática de la U.P.M. en colaboración con una importante empresa multinacional. El autor de esta tesis colaboró en este proyecto desde Enero de 1996 hasta Septiembre de 1999. En ese tiempo se desarrolló un sistema de inspección industrial basado en Visión Artificial que está en funcionamiento en diversas instalaciones de la empresa colaboradora. Gran parte del proceso de inspección utilizado en este proyecto tiene como base el método de calibrado expuesto en la presente tesis, ya sea de una forma directa a la hora de tomar medidas de la escena real, como ayuda al segmentado, o como base de otras técnicas como la seudo-estereovisión que se propone en la tesis. El hecho de que el método propuesto en la presente tesis se esté utilizando en un entorno industrial real garantiza su robustez, precisión y utilidad más allá de las frías cifras que se puedan obtener en un laboratorio. Cuando un juego de cámaras está sujeto a la suciedad, las vibraciones y los golpes de un entorno industrial real, el proceso de calibrado adquiere un gran protagonismo, ya que es necesario el constante recalibrado de las cámaras en un entorno sumamente complejo, y la precisión del modelo está permanentemente auditada por los controles de la propia empresa. No hay mejor garantía de que un modelo funciona que al estar utilizándose día a día bajo las estrictas exigencias que impone una empresa preocupada en que se garanticen los resultados prácticos del modelo.