Geometric model of a dual-fisheye system composed of hyper-hemispherical lenses - Castanheiro, Letícia Ferrari [UNESP] (2020)
A combinação de duas lentes com FOV hiper-hemisférico em posição opostas pode gerar um sistema omnidirecional (FOV 360°) leve, compacto e de baixo custo, como Ricoh Theta S e GoPro Fusion. Entretanto, apenas algumas técnicas e modelos matemáticos para a calibração um sistema com duas lentes hiper-hemisféricas são apresentadas na literatura. Nesta pesquisa, é avaliado e definido um modelo geométrico para calibração de sistemas omnidirecionais compostos por duas lentes hiper-hemisféricas e apresenta-se algumas aplicações com esse tipo de sistema. A calibração das câmaras foi realizada no programa CMC (calibração de múltiplas câmeras) utilizando imagens obtidas a partir de vídeos feitos com a câmara Ricoh Theta S no campo de calibração 360°. A câmara Ricoh Theta S é composto por duas lentes hiper-hemisféricas fisheye que cobrem 190° cada uma. Com o objetivo de avaliar as melhorias na utilização de pontos em comum entre as imagens, dois conjuntos de dados de pontos foram considerados: (1) apenas pontos no campo hemisférico, e (2) pontos em todo o campo de imagem (isto é, adicionar pontos no campo de imagem hiper-hemisférica). Primeiramente, os modelos ângulo equisólido, equidistante, estereográfico e ortogonal combinados com o modelo de distorção Conrady-Brown foram testados para a calibração de um sensor da câmara Ricoh Theta S. Os modelos de ângulo-equisólido e estereográfico apresentaram resultados melhores do que os outros modelos. Portanto, esses dois modelos de projeção foram utilizados em uma calibração simultânea da câmera (ou seja, ambos os sensores Ricoh Theta S foram considerados em um mesmo procedimento). POIs (parâmetros de orientação interior) e POEs (parâmetros de orientação exterior) de ambos os sensores, e POR (parâmetros de orientação relativa) foram estimados em um ajustamento de blocos com injunção de estabilidade dos ROPs. Os modelos ângulo-equisólido e estereográfico apresentaram bons resultados com o uso dos pontos na área hiper-hemisférica da imagem para a estimação dos POIs, POEs e PORs. No entanto, o ajustamento baseado no modelo ângulo-equisólido com injunção de estabilidade apresentou os melhores resultados. Neste trabalho, também é apresentado duas aplicações com sistemas omnidirecionais: mapeamento 3D de uma área urbana usando um sistema de mapeamento móvel terrestre, composto pela câmara Ricoh Theta S, e a geração da nuvem 3D de uma área agrícola com a câmara GoPro Fusion, que também é composta por duas lentes hiper-hemisféricas. Ambos experimentos apresentaram o potencial do uso de sistemas omnidirecionais na geração de nuvem de pontos fotogramétrica e extração de atributos importantes para cada aplicação.