Implicit Reconstruction by Zooming. Stéréovision axiale par zoom: une approche par calibrage implicite

Implicit Reconstruction by Zooming

Stéréovision axiale par zoom: une approche par calibrage implicite

C. Delherm J.M. Lavest  B. Peuchot  N. Daucher 

Laboratoire des Sciences etMatériauxpourl'Électronique, etd'Automatique (LASMEA) URA 1793 duCNRS, Université Blaise Pascal de Clermont-Ferrand 63177 Aubière cedex.France

Page: 
303-315
|
Received: 
16 January 1995
|
Accepted: 
N/A
|
Published: 
31 August 1995
| Citation

OPEN ACCESS

Abstract: 

This paper presents a new method to infer 3D information using a static camera equipped with a zoom-lens. The modelling algorithm does not required any explicit calibration model and the computations involved are straightforward. This approach uses several images of accurate regular grids placed on a micrometric table, as calibration process. The basic idea is to compute a local transformation that allows to establish a relationship between a distorted grid detected on the CCD matrix and the real one located in front of the camera. This relationship takes automatically into account all distortion phenomena and allows to obtain reconstruction results much more accurate than previous works in the same field. A complete experiment on real data is provided and shows that it is possible to compute 3D information from a zooming image set even if data are close to the optical axis. 

Résumé

Cet article présente une nouvelle méthode permettant d'inférer des informations tridimensionnelles à l'aide d'une caméra statique munie d'un zoom. L'algorithme de modélisation ne nécessite aucun modèle explicite de calibrage et met en oeuvre plusieurs images de grilles régulières et précises formant un espace métrique particulier. Une transformation locale permet d'établir une relation entre l'image distordue d'une grille détectée sur la matrice CCD et une grille réelle située devant la caméra. Cette relation prend automatiquement en compte les phénomènes de distorsion optique et permet d'obtenir des résultats de reconstruction bien meilleurs que ceux obtenus jusqu'à présent en reconstruction axiale par zoom . De plus, la méthode présentée permet de calibrer l'objectif sur une gamme importante de distances focales sans changer d'objet de calibrage. Une expérimentation complète sur des données réelles est présentée et montre qu'il est possible de reconstruire des objets 3D à partir d'une séquence d'images de zoom même si ces données sont proches de l'axe optique. 

Keywords: 

Axial Stereovision, Zoom-lens, Implicit Calibration.

Mots clés

Stéréovision Axiale, Zoom, Calibrage Implicite.

1. Introduction
2. Rappels sur les Propriétés d'un Zoom
3. Etat de l'Art
4. Calibrage Implicite dans un Espace Métrique de Grilles
5. Processus de Reconstruction
6. Expérimentations
7. Conclusion et Discussion
  References

[Bey92] H.A.Beyer,Accurate calibrationofCCD cameras, inProc. of Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Urbana Champaign, USA, pages 96-101, 1992. 

[BMB94] P. Brand and R. Mohrand P. Bobet, Distorsions optiques : correction dans un modèle projectif, 9th congrès AFCET RFIA, pages 87-98, Paris, January 1994,

[CAK90] C. Carmona and A. Ayache and C. Krey, A Study of an Axial stereovision System, in Proc. of International Conference on Automation, Robotics and Computer Vision (ICARCV'90), pages 1101-1106, 1990. 

[DG93] R. Deriche and G. Giraudon, A Computational approach for comer and vertex detection,International Journal of Computer Vision, 10(2), pages 101124, 1993. 

[EVF95] R. Enciso and T. Vieville and O. Faugeras, Approximation du changement de focale etmise au point par une fonction affine à trois paramètres, Traitementdu Signal, 11(5), pages 361-372, 1994. 

[GTK88] K.D. Gremban and C.H. Thorpe and T. Kanade, Geometric Camera Calibration using Systems of Linear Equations,Proc, of IEEE Robotics and Automation, pages 562-567, 1988. 

[Har89] R.M. Haralick, Monocular Vision Using the Cross-Ratio, Scandinavian Conference on Image Analysis, Oulu, Finland, 1989. 

[LRD93] J.M. Lavest and G. Rives and M. Dhome, 3D Reconstruction by Zooming, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 9(2), pages 196208, April 1993. 

[LRD95] J.M. Lavest and G. Rives and M. Dhome, Modelling an Object of Revolution by Zooming, To appear in IEEE Trans. on Robotics and Automation 11(2), pages 267-271, April 1995. 

[LPDD94] J.M. Lavest and B. Peuchot and C. Delherm and M. Dhome, Reconstruction by Zooming from Implicit Calibration, Proc of 1stIEEE International Conference on Image Processing, pages 1012-1016, Austin, November 1994. 

[Lî94] M. Li, Camera Calibration of a Head-Eye System for Active Vision, Proc of 3rd European Conference on Computer Vision,ECCV, 1, pages 543-554, Stockholm, May 1994. 

[LL95] M. Li and J.M. Lavest, Some Aspect of Zoom Lens Camera Calibration, Technical Report CVAP 172, Computational Vision andActive Perception Laboratory,RITSweden, February 95. 

[M090] J. Ma and S.I. Olsen, Depth from Zooming, Journal of Optical Society ofAmerica, 7(10), pages 1883-1890, 1990. 

[MBK81] H.A. Martins and J.R. Birk and R.B. Kelley, Camera Models Based on Data from Two calibration Planes., Computer Graphics and Image Processing, 17, pages 173-180, 1981. 

[MM91] R.Mohrand L. Morin, Relative Positionning from Geometric Invariants, in Proc of IEEE Conf. on Computer Vision and Pattern Recognition, pages 139-144,1991. 

[Peu93] B. Peuchot, Camera Virtual Equivalent Model, 0.01 Pixel Detector, ComputerizedMedicalImaging and Graphics,17(4-5), pages 289-294,1993. 

[Peu94] B. Peuchot, Utilisation de détecteurs sub-pixels dans la modélisation d'une caméra,9thcongrèsAFCETRFIA, pages 691-695, Paris, January 1994. 

[RDDL94] S. Remy and M. Dhome and N. Daucher and J.T. Lapresté, Estimating the radial distortionofan optical system : Effect on a localization process, Proc of1stIEEE International Conference on Image Processing, 7, pages 997-1001, Austin, November 1994. 

[RA941 V. Rodin and A. Ayache, Stéréovision axiale : Modélisation etCalibrage d'un système de prise devue,reconstruction 3D d'objets naturels, Traitement du Signal, 11(5), pages 373-392, 1994.

[TTG92] K. Tarabanis and R.Y Tsai and D.S. Goodman, Modeling of computercontrolled zoom lens, in Proc.of IEEE Conference on Robotics and Automation, Nice, pages 1545-1551, 1992. 

[WM91] G.Q. Wei and S.D. Ma,TwoPlane Camera Calibration :a Unified Model, in Proc. of IEEEConf . on Computer Vision and Pattern Recognition, pages 133-138, June 1991 . 

[WS93] R.G. Willson and S.A. Shafer, What is the center of the image? , in Proc. of IEEE Conf .onComputer Vision and Pattern Recognition, New-York, pages 670-671, June 1993.