(45-1) 08 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Калибровка оптической системы для трёхмерных измерений в гидродинамической трубе
В.А. Князь 1,2, Д.Г. Степаньянц 1, О.Ю. Царева 1

1 Федеральное государственное унитарное предприятие «ГосНИИ авиационных систем»,
125319, Россия, г. Москва, ул. Викторенко, д. 7,

2 Московский физико-технический институт (МФТИ),
141701, Россия, г. Долгопрудный, Институтский пер., д. 9

 PDF, 1472 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-741

Страницы: 58-65.

Аннотация:
Для проведения бесконтактных трёхмерных измерений в гидродинамических трубах фотограмметрическими методами требуется уточнение стандартной модели формирования изображения в съёмочной камере, учитывающее эффект преломления лучей на границах оптических сред, а именно, на границе воздух–стекло и стекло–рабочая жидкость. В статье представлены модель формирования изображения для случая съёмки в рабочем пространстве, включающем различные оптические среды, и методика калибровки оптической системы для проведения трёхмерных измерений координат объектов сцены с учётом имеющихся границ оптических сред. Приведены результаты экспериментальных исследований по калибровке системы трёхмерных измерений для случая съёмки объекта через две границы оптических сред.

Ключевые слова:
оптические 3D-измерения, калибровка, рефракция, граница оптических сред, оценка неизвестных параметров, точность измерений.

Благодарности
Исследования были выполнены при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) в соответствии с проектом № 19-29-13040.

Цитирование:
Князь, В.А. Калибровка оптической системы для трёхмерных измерений в гидродинамической трубе / В.А. Князь, Д.Г. Степаньянц, О.Ю. Царева // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 1. – С. 58-65. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-741.

Citation:
Knyaz VA, Stepanyants DG, Tsareva OY. Optical system calibration for 3D measurements in hydrodynamic tunnel. Computer Optics 2021; 45(1): 58-65. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-741.

Литература:
  1. Shortis, M. Calibration techniques for accurate measurements by underwater camera systems / M. Shortis // Sensors. – 2015. – Vol. 15, Issue 12. – P. 30810-30826. – DOI: 10.3390/s151229831.
  2. Leatherdale, J.D. Underwater photogrammetry in the North Sea / J.D. Leatherdale, D.J. Turner // The Photogrammetric Record. – 1983. – Vol. 11. – P. 151-167. – DOI: 10.1111/j.1477-9730.1983.tb00467.x.
  3. Baldwin, R.A. An underwater photogrammetric measurement system for structural inspection / R.A. Baldwin // ISPRS Archives. – 1984. – Vol. 25, Part A5. – P. 49-58.
  4. O’Byrne, M. A comparison of image based 3D recovery methods for underwater inspections / M. O’Byrne, V. Pakrashi, F. Schoefs, B. Ghosh // Proceedings of the 7th European Workshop on Structural Health Monitoring. – 2014. – P. 671-678.
  5. Negahdaripour, S. An ROV stereovision system for ship-hull inspection / S. Negahdaripour, P. Firoozfam // IEEE Journal of Oceanic Engineering. – 2006. – Vol. 31. – P. 551-564. – DOI: 10.1109/JOE.2005.851391.
  6. Bass, G.F. The ASHREAH – A pioneer in search of the past / G.F. Bass, D.M. Rosencrantz. – In Submersibles and their use in oceanography and ocean engineering / ed. by R.A. Geyer. – Chap. 14. – Amsterdam, The Netherlands: Elsevier North-Holland Inc, 1977. – P. 335-350.
  7. Drap, P. Photogrammetry for virtual exploration of underwater archaeological sites / P. Drap, J. Seinturier, D. Scaradozzi, P. Gambogi, L. Long, F. Gauch, // ISPRS Archives. – 2007. – Vol. XXXVI-5/C53.
  8. Moore, E.J. Underwater photogrammetry / E.J. Moore // The Photogrammetric Record. – 1976. – Vol. 8. – P. 748-763. – DOI: 10.1111/j.1477-9730.1976.tb00852.x.
  9. Bianco, G. A comparison between active and passive techniques for underwater 3D applications / G. Bianco, A. Gallo, F. Bruno, M. Muzzupappa // ISPRS Archives. – 2011. – Volume XXXVIII-5/W16. – P. 357-363. – DOI: 10.5194/isprsarchives-XXXVIII-5-W16-357-2011.
  10. Newton, I. Underwater photogrammetry / I. Newton // In: Non-topographic photogrammetry / ed. by H.M. Karara. – Bethesda, MD, USA: American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 1989. – P. 147-176.
  11. Doucette, J.S. Stereo-video observation of nearshore bedforms on a low energy beach / J.S. Doucette, E.S. Harvey, M.R. Shortis // Marine Geology. – 2002. – Vol. 189. – P. 289-305. – DOI: 10.1016/S0025-3227(02)00477-2.
  12. Gruen, A. System calibration through self-calibration / A. Gruen, H.A. Beyer. – In: Calibration and orientation of cameras in computer vision / ed. by A. Gruen, T.S. Huang. – Berlin, Heidelberg: Springer, 2001. – DOI: 10.1007/978-3-662-04567- 1_7.
  13. Vo, M.N. Advanced geometric camera calibration for machine vision / M.N. Vo, Z. Wang, L. Luu, J. Ma // Optical Engineering. – 2011. – Vol. 50, Issue 11. – 110503. – DOI: 10.1117/1.3647521.
  14. Engström, P. Geometric calibration of thermal cameras / P. Engström, H. Larsson, J. Rydell // Proceedings of SPIE. – 2013. – Vol. 8897. – 88970C. – DOI: 10.1117/12.2030952.
  15. Knyaz, V.A. Joint geometric calibration of color and thermal cameras for synchronized multimodal dataset creating / V.A. Knyaz, P.V. Moshkantsev // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2019. – Vol. XLII-2/W18. – P. 79-84, DOI: 10.5194/isprs-archives-XLII-2-W18-79-2019.
  16. Raffel, M. Stereoscopic PIV / M. Raffel, Ch.E. Willert, F. Scarano [et al.]. – In: Particle image velocimetry: A practical guide. – Cham: Springer International Publishing, 2018. – P. 285-307. – DOI: 10.1007/978-3-319-68852-7_8.
  17. Menna, F. Geometric and optic characterization of a hemispherical dome port for underwater photogrammetry / F. Menna, E. Nocerino, F. Fassi, F. Remondino // Sensors. – 2016. – Vol. 16, Issue 1. – 48. – DOI: 10.3390/s16010048.
  18. Sedlazeck, A. Perspective and non-perspective camera models in underwater imaging – Overview and error analysis / A. Sedlazeck, R. Koch. – In: Outdoor and large-scale real-world scene analysis / ed. by F. Dellaert, J.-M. Frahm, M. Pollefeys [et al.]. – Berlin, Heidelberg: Springer, 2012. – P. 212-242. – DOI: 10.1007/978-3-642-34091-8_10.
  19. Chadebecq, F. Refractive two-view reconstruction for underwater 3D vision / F. Chadebecq, F. Vasconcelos, R. Lacher [et al.] // International Journal of Computer Vision. – 2019. – Vol. 128. – P. 1101-1117. – DOI: 10.1007/s11263-019-01218-9.
  20. Telem, G. Photogrammetric modeling of underwater environments / G. Telem, S. Filin // ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing. – 2010. – Vol. 65, Issue 5. – P. 433-444. – DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2010.05.004.
  21. Bräuer-Burchardt, Ch. Combination of air- and water-calibration for a fringe projection based underwater 3D-scanner / Ch. Bräuer-Burchardt, P. Kühmstedt, G. Notni. – In: Computer analysis of images and patterns / ed. by G. Azzopardi, N. Petkov. – Cham: Springer International Publishing, 2015. – P. 49-60. – DOI: 10.1007/978-3-319-23117-4_5.
  22. Cooper, M.A.R. Theory of close-range photogrammetry / M.A.R. Cooper, S. Robson. In:  Close range photogrammetry and machine vision. – Caithness, Scotland: Whittles Publishing, 2005. – P. 9-51.
  23. Knyaz, V.A. Scalable photogrammetric motion capture system "Mosca": Development and application / V.A. Knyaz // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2015. – Vol. XL-5/W6. – P. 43-49. — DOI: 10.5194/isprsarchives-XL-5-W6-43-2015.
  24. Fryer, J.C. Camera calibration / J.C. Fryer. – In: Close range photogrammetry and machine vision. – Caithness, Scotland: Whittles Publishing, 2005. – P. 156-179.
  25. Knyaz, V.A. Automated calibration technique for photogrammetric system based on a multi-media projector and a CCD camera [Electronical Resource] / V.A. Knyaz // International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – 2006. – Vol. XXXVI-5. – URL: https://www.isprs.org/proceedings/XXXVI/part5/paper/1230_Dresden06.pdf.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20