The structured-light 3D reconstruction technique uses a coded-pattern to find correspondences between the camera image and the projector image. To calculate the 3D coordinates of the correspondences, it is necessary to calibrate the camera and the projector. In addition, the calibration results affect the accuracy of the 3D reconstruction. Conventional camera-projector calibration techniques commonly require either expensive hardware rigs or complex algorithm. In this paper, we propose an easy camera-projector calibration technique. The proposed technique does not need any hardware rig or complex algorithm. Thus it will enhance the efficiency of structured-light 3D reconstruction. We present two camera-projector systems to show the calibration results. Error analysis on the two systems are done based on the projection error of the camera and the projector, and 3D reconstruction of world reference points.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.8
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pp.678-687
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2005
This paper describes a relative localization algorithm using odometry data and consecutive local maps. The purpose of this paper is the odometry error correction using the area matching of two consecutive local maps. The local map is built up using a sensor module with dual laser beams and USB camera. The range data form the sensor module is measured using the structured lighting technique (active stereo method). The advantage in using the sensor module is to be able to get a local map at once within the camera view angle. With this advantage, we propose the AVS (Aligned View Sector) matching algorithm for. correction of the pose error (translational and rotational error). In order to evaluate the proposed algorithm, experiments are performed in real environment.
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.
A depth map can be obtained by projecting/capturing patterns of stripes using a projector-camera system and analyzing the geometric relationship between the projected patterns and the captured patterns. This is usually called structured light technique. In this paper, we propose a new multi-threading scheme for accelerating a conventional structured light technique. On CPUs and GPUs, multi-threading can be implemented by using OpenMP and CUDA, respectively. However, the problem is that their performance changes according to the computational conditions of partial processes of a structured light technique. In other words, OpenMP (using multiple CPUs) outperformed CUDA (using multiple GPUs) in partial processes such as pattern decoding and depth estimation. In contrast, CUDA outperformed OpenMP in partial processes such as rectification and pattern segmentation. Therefore, we carefully analyze the computational conditions where each outperforms the other and do use the better one in the related conditions. As a result, the proposed method can estimate a depth map in a speed of over 25 fps on $1280{\times}800$ images.
An algorithm for tracking the trace of structured light is proposed to obtain depth information accurately. The technique is based on the fact that the pixel location of light in an image has a unique association with the object depth. However, sometimes the projected light is dim or invisible due to the absorption and reflection on the surface of the object. A dynamic programming approach is proposed to solve such a problem. In this paper, necessary mathematics for implementing the algorithm is presented and the projected laser light is tracked utilizing a dynamic programming technique. Advantage is that the trace remains integrity while many parts of the laser beam are dim or invisible. Experimental results as well as the 3-D restoration are reported.
This paper describes a technique, which analyzes the functional instability of the ankle using three-dimensional scanner. The technique is based on the structured light pattern projection method, which is performed by using one digital still camera and one LCD projector. This system can be easily realized with the low cost. The measuring result has high accuracy. The measuring error is about 0.2 mm or less. Using this technique the three-dimensional posture of the leg and foot of the target person are measured and analyzed.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.16
no.4
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pp.381-390
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2010
This paper describes a procedure of the map-based localization for mobile robots by using a sensor fusion technique in structured environments. A combination of various sensors with different characteristics and limited sensibility has advantages in view of complementariness and cooperation to obtain better information on the environment. In this paper, for robust self-localization of a mobile robot with a monocular camera and a laser structured light sensor, environment information acquired from two sensors is combined and fused by a Bayesian sensor fusion technique based on the probabilistic reliability function of each sensor predefined through experiments. For the self-localization using the monocular vision, the robot utilizes image features consisting of vertical edge lines from input camera images, and they are used as natural landmark points in self-localization process. However, in case of using the laser structured light sensor, it utilizes geometrical features composed of corners and planes as natural landmark shapes during this process, which are extracted from range data at a constant height from the navigation floor. Although only each feature group of them is sometimes useful to localize mobile robots, all features from the two sensors are simultaneously used and fused in term of information for reliable localization under various environment conditions. To verify the advantage of using multi-sensor fusion, a series of experiments are performed, and experimental results are discussed in detail.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2000.11a
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pp.76-80
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2000
This paper describes a coordinate measuring technique based on optical triangulation using the two images. To overcome the defect of structured light system which measures coordinate point by point, light source is replaced by CCD camera. Pixels in CCD camera were considered as virtual light source. The overall geometry including two camera images is modeled. Using this geometry, the formula for calculating 3D coordinate of specified point is derived. In a word, the ray from a virtual light source was reflected on measuring point and the corresponding image point was made on the other image. Through the simulation result, validation of formula is verified. This method enables to acquire multiple points detection by photographing.
Young Suk Kim;Seungwoo Han;Hyun-Seok Yoo;Heung-Soon Lim;Jeong-Hoon Lee;Kyung-Seok Lee
International conference on construction engineering and project management
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2009.05a
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pp.487-492
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2009
A large-scaled research project titled "Intelligent Excavating System (IES)" sponsored by Korean government has launched in 2006. An issue of real-time 3D terrain modeling has become a crucial point for successful implementation of IES due to many application limitations of state-of-the-art techniques developed in various high-technology fields. Many feasible technologies such as laser scanning, structured lighting and so on were widely reviewed by professionals and researchers for one year. Various efforts such as literature reviews, interviews, and indoor experiments make us select a structural light technique and stereo vision technique as appropriate techniques for accomplishment of real-time 3D terrain modeling. It, however, revealed that off-the-shelf products of structural light and stereo-vision technique had many technical problems which should be resolved for practical applications in IES. This study introduces diverse methods modifying off-the-shelf package of the structural light method, one of feasible techniques and eventually allowing this technique to be successfully utilized for achieving fundamental research goals. This study also presents many efforts to resolve practical difficulties of this technique considering basic characteristics of excavating operations and particular environment of construction sites. Findings showed in this study would be beneficial for other researchers to conduct new researches for application of vision techniques to construction fields by provision of detail issues about practical application and diverse practical methods as solutions overcoming these issues.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S
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v.35S
no.5
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pp.83-93
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1998
Three dimensional data acquisition system based on the structured light is developed in this work. The system is composed of a CCD camera, slide projector, and various image processing programs. Calibration procedures and several image processing steps which are necessary to get the rnage data are described. A new grid labeling technique and a grid pattern are devised to improve the accuracy of th eobtained data. Preliminary experimental result shows that the developed system may be used as a simple and cheap 3D data acquisition system. Severla suggestions are included for further research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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