3D Structured Light Scanner

Zeitraum: 10/2011 - 12/2012    Technik: C++, OpenCV, VTK, Qt, PCL, LevMar
Beschreibung: In dem Modul Bildanalyse und Synthese galt es in Gruppenarbeit eine Anwendung zu entwickeln, die durch das Scannen der Umgebung eine dreidimensionale Rekonstruktion der Aufnahme ermöglicht. Das eingesetzte Verfahren nennt sich Structured Light Scanner und benötigt eine Kamera sowie einen Projektor. Der Projektor wirft ein bestimmtes Streifenmuster in den Raum, während die Kamera aus einer anderen Position den Raum aufnimmt. Dadurch kann bestimmt werden, welches Pixel im Kamerabild auf welchen Streifen im Projektor abgebildet wurde. Mit dieser Information kann nun für jedes Pixel der entsprechende 3D-Punkt rekonstruiert werden. Als Vorlage dieses Projekts diente das Paper High-Resolution Structured Light Range Scanner with Automatic Calibration. Die Projektgruppe bestand aus vier Personen, wobei meine Aufgabe die Kalibrierung des Systems plus die Triangulierung, also die Rekonstruktion der 3D-Punkte, war. Mehr darüber können Sie in der Dokumentation erfahren.
Nach Beendigung des Moduls durfte die Projektgruppe die Arbeit für ein externes Unternehmen an der Hochschule weiterführen, um ein fertiges Produkt zu entwickeln. Dafür wurde insbesondere die Genauigkeit der Scans auf Subpixel gebracht und die Kalibrierung vollautomatisiert. Außerdem läuft die Anwendung unter Windows, Mac OSX und Ubuntu.
Herausforderungen: Auch wenn die unangenehmsten Funktionen, wie die Berechnung von Eigenwerten, Eigenvektoren oder einer nicht-linearen Optimierung, von den verwendeten Bibliotheken bereitgestellt wurden, lag die Herausforderung an der Implementierung des Verfahrens selbst. Ebenso war es eine interessante Erfahrung und Herausforderung, die Anwendung unter allen drei Plattformen parallel zu entwickeln.
Downloads:
Dokumentation (PDF)
Codeschnipsel (Kalibrierung)

Bilder

Vorschaubild des Projekts 3D Structured Light Scanner. Vorschaubild des Projekts 3D Structured Light Scanner. Vorschaubild des Projekts 3D Structured Light Scanner.