Doprinos automatskoj obradi optičkog efekta u eksperimentalnoj analizi naprezanja

Gomerčić, Mladen (1999) Doprinos automatskoj obradi optičkog efekta u eksperimentalnoj analizi naprezanja. = Doctoral thesis , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Jecić, Stjepan.

Full text not available from this repository.

Abstract (Croatian)

U ovoj disertaciji razvijen je i opisan novi postupak za mjerenje prostornog oblika tijela koji se temelji na kombinaciji metode kodiranog svjetla i stereofotogrametrije. Tro¬dimenzionalne koordinate točaka na površini mjernog objekta vezane su sa slikovnim ko¬ordinatama u kamerama po principu triangulacije. Mjerne točke nisu fiksno definirane na objektu, već se projekcijom niza uzoraka paralelnih linija metodama Gray koda i vremen¬skog faznog pomaka provodi kodiranje piksela u kamerama, a sluzi identifikaciji položaja točaka. Za razliku od postojećih mjernih sustava, u novom se postupku projiciranjem linija u dva međusobno okomita smjera postiže dvosmjerno kodiranje, sto omogućuje nezavisno određivanje obje slikovne koordinate u svakoj kameri. Sustav se sastoji od projektora i dvije iii vise kamera, pa je broj međusobno nezavisnih slikovnih koordinata (opažaja), a time i jednadžbi koje opisuju projekciju točaka s objekta u kamere, veći od broja ne¬poznanica (objektnih koordinata točaka i parametara orijentacije kamera). Ovakav sustav jednadžbi je preodređen i iterativno se rješava metodom izjednačenja zrakovnog snopa, a rješenje je optimirani iznos svih nepoznanica kao kod metode stereofotogrametrije. Mjerni sustav ima svojstvo samokalibracije, pa ce pogreške u orijentaciji kamera biti kompenzira¬ne, što je potvrđeno u provedenim eksperimentima. Sustav s projektorom i dvije fiksirane kamere treba prije mjerenja kalibrirati pomoću okretne kalibracijske ploče s točkama čiji je položaj približno poznat, pri čemu projektor ne ulazi u matematički model (kao kod standardnih mjernih sustava s jednom kamerom i projektorom), nego sluzi isključivo za kodiranje, pa njegove toplinske deformacije ne utječu na mjernu točnost. Dvosmjerno kodi¬ranje piksela daje smisao snimanju s vise od dvije kamere, pri čemu preodređenost sustava dodatno raste. Sustav s projektorom i četiri kamere toliko je stabilan i samokalibrirajući, da prethodna kalibracija vanjskih parametara orijentacije kamera vise nije potrebna, a kamere ne moraju biti međusobno fiksno učvršćene, nego je dovoljno da miruju tijekom samog snimanja. Za određivanje unutarnjih parametara kamera, svakom kamerom treba snimiti nepomične stereofotogrametrijske oznake privremeno zalijepljene iii projicirane na mjerni objekt. Standardna devijacija ovim sustavom izmjerenih koordinata točaka s mjer¬nog područja širine 600 mm iznosi između 0.016 i 0.020 mm, odnosno približno 1/35000 širine mjernog područja, sto se približava točnosti kvalitetnih stereofotogrametrijskih su¬stava, no za razliku od njih, ovaj sustav daje detaljan opis mjernog objekta s i do 400000 mjernih točaka u jednom snimanju. Uz povećanu točnost i pouzdanost rezultata naspram klasične metode kodiranog svjetla, budući da klasična kalibracija nije vise potrebna, ovaj novi mjerni postupak trebao bi omogućiti i mjerenja velikih objekata kao sto su zgrade, brodovi i slično.

Abstract

This dissertation describes a new developed procedure for three-dimensional sha¬pe measurement based on combination of coded light method and stereophotogramme¬try. The three-dimensional coordinates of points on a surface of a measuring object are connected with picture coordinates in cameras upon the principle of triangulation. The measuring points are not strictly defined on the object, but the identification of the point's position in cameras is carried out through encoding of pixels, provided by the Gray code and temporal phase shifting methods projecting a series of parallel line patterns. In di¬stinction from existing measuring systems in this new procedure two-directional encoding is obtained by the projection of lines in two orthogonal directions what enables an inde¬pendent determination of both picture coordinates in each camera. The measuring system consists of a projector and two or more cameras, so the number of mutual independent image coordinates and also the number of equations is bigger than a number of unknowns (object coordinates of all measuring points and orientation parameters of cameras). This equation system is overdetermined and can be iteratively solved by the bundle adjustment method — the results are an optimised amount of all unknowns the same as by the method of stereophotogrammetry. The measuring system has self-calibration properties, so an ab¬erration in camera orientation will be compensated, what is confirmed through performed experiments. The system with a projector and two cameras has to be calibrated prior to measurement by means of movable calibration plate with points whose position is appro¬ximately known. The projector parameters are not included in the mathematical model of triangulation and do not have to be calibrated (in distinction from classical measuring systems with one camera and a projector). The projector has only an encoding function, so his thermal deformations do not influence a measuring accuracy. Two-directional en-coding gives sense to recording with more than two cameras, which rapidly increase the system's overdetermination. The measuring system with a projector and four cameras is so stabile and self-calibrated, that preliminary calibration of outer orientation parameters is not more needed and cameras do not have to be rigidly fixed together — it is enough that they stay still during a recording. For determination of inner camera parameters, motionless points temporary glued or projected on the object surface have to be recorded by each camera. Standard deviation of points measured on the 600 mm width plate is between 0.016 and 0.020 mm, in other words 1/35000 of measuring region width. This approaches to an accuracy of high quality stereophotogrammetric systems, but this new system gives full-field description of measuring object with possibly until 400000 mea¬suring points per each recording. Beside increased accuracy and reliability of measuring results compared with the classical coded light method, this new measuring procedure enables also measurements of large objects such as buildings, ships and so on, because there is no more need for the classical calibration procedure.

Item Type: Thesis (Doctoral thesis)
Uncontrolled Keywords: eksperimentalna mehanika; optičke metode; digitalna obrada slike; 3D metode; mjerenje geometrijskih i mehaničkih veličina; prostorni oblik; pomaci; deformacije; 3D skeniranje; topometrija; stereofotogrametrija; raster metoda; metoda kodiran
Divisions: 200 Department of Engineering Mechanics > 220 Chair of Experimental Mechanics
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 13:19
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/56

Actions (login required)

View Item View Item

Nema podataka za dohvacanje citata