Real-time Imaging and Mosaicking of Planar Surfaces

Abstract

Laajojen pintojen kuvaaminen rajoitetussa työskentelytilassa riittävällä kuvatarkkuudella voi olla vaikeaa. Kuvaaminen on suoritettava osissa ja osat koottava saumattomaksi kokonaisnäkymäksi eli mosaiikkikuvaksi. Kuvauslaitetta käsin siirtelevän käyttäjän on saatava välitöntä palautetta, jotta mosaiikkiin ei jäisi aukkoja ja työ olisi nopeaa.

Työn tarkoituksena oli rakentaa pieni, kannettava ja tarkka kuvauslaite paperi- ja painoteollisuuden tarpeisiin sekä kehittää palautteen antamiseen menetelmä, joka koostaaja esittää karkeaa mosaiikkikuvaa tosiajassa.

Työssä rakennettiin kaksi kuvauslaitetta: ensimmäinen kuluttajille ja toinen teollisuuteen tarkoitetuista osista. Kuvamateriaali käsiteltiin tavallisella pöytätietokoneella. Videokuvien välinen liike laskettiin yksinkertaisella seurantamenetelmällä ja mosaiikkikuvaa koottiin kameroiden kuvanopeudella. Laskennallista valaistuksenkorjausta tutkittiin ja kehitetty menetelmä otettiin käyttöön.

Ensimmäisessä kuvauslaitteessa on ongelmia valaistuksen ja linssivääristymien kanssa tuottaen huonolaatuisia mosaiikkikuvia. Toisessa kuvauslaitteessa nämä ongelmat on korjattu. Seurantamenetelmä toimii hyvin ottaen huomioon sen yksinkertaisuuden ja siihen ehdotetaan monia parannuksia. Työn tulokset osoittavat, että tosiaikainen mosaiikkikuvan koostaminen megapikselin kuvamateriaalista on mahdollista kuluttajille tarkoitetulla tietokonelaitteistolla.

In a confined environment imaginga large surface with a sufficient& resolution can be difficult. The imagingmust be done in parts, and later the partial images joined into a seamless fullview image, or a mosaic. If a user is moving the imaging device by hand, the user must get instant feedback to avoid leaving holes in the mosaic, and to do the job fast.

The objective of this study was to construct a small, portable and accurate imaging device for the paper and printing industry, and develop methods for providing feedback in the form of a real-time view of a rough mosaic image as it is accumulated.

Two imaging devices were built: the first from consumer grade components, and the second from industrial grade components. The images wereprocessed with a standard personal computer. A simple tracking method estimatedthe transformation between successive video frames composed into the mosaic image at a given camera frame rate. Numerical illumination compensation was investigated and implemented.

The first imaging device exhibits problems with illumination and lens distortion, producing poor quality mosaics. The second device solves these issues. The tracking method performs well considering its simplicity, and several improvements are proposed. The results of the study show that real-time mosaicking using megapixel video imagery is feasible using current consumer grade computer hardware.