Eser SERT, Deniz TAŞKIN, Cem TAŞKIN, Nurşen TOPÇUBAŞI, İrfan KÖPRÜCÜ

1. OPENCV ile Kamera Kalibrasyonu Eser SERT, Deniz TAŞKIN, Cem TAŞKIN, Nurşen TOPÇUBAŞI, İrfan KÖPRÜCÜ

2. İçerik • Kalibrasyonun Gerekliliği • Görüntü Bozulmaları • OPENCV ile Kamera Kalibrasyonu

3. Kalibrasyonun Gerekliliği • Kamera kalibrasyonu, dış faktörler dolayısı ile bozulmuş olan görüntünün düzeltilerek görüntü işlemeye hazır hale getirilmesi işlemidir. • Kalibre edilmemiş bir kamera ile gerçekleştirilen görüntü işleme ve görüntü analiz aşamaları hata içermektedir.

4. Kalibrasyonun Gerekliliği • Aşağıdaki şekilde kalibre edilmemiş ve kalibre edilmiş kameradan alınan görüntüler verilmiştir. Lens bozukluğuna sahip görüntü Lens bozukluğu giderilmiş görüntü

5. Görüntü Bozulmaları • Radyal Bozulmalar • Kamera lensinin oval yapısı dolayısıyla lensin kenarlarından geçen ışınlar kırılmaya uğrarlar.

6. Görüntü Bozulmaları • Yüzeysel Bozulmalar • Lensin, resmin düşürüldüğü arka yüzeye paralel olmamasından kaynaklanan bozulmalardır.

7. OPENCV • OpenCV, bir resim ya da video içindeki anlamlı bilgileri çıkarıp işleyebilmek için INTEL tarafından C ve C++ dilleri kullanılarak geliştirilmiş, açık kaynak kodlu bir “Bilgisayarla Görü” kütüphanesidir • OpenCV Kütüphanesi gerçek zamanlı uygulamalarda hızlı ve başarılı sonuçlar vermektedir. Farklı bilgisayarlarda ve gömülü sistemlerde çalıştırılabilmesinden dolayı endüstride de kullanımı yaygınlaşmaktadır

8. OPENCV ile Kalibrasyon • Kalibrasyon işlemi için nitelendirilebilir bir nesne seçilmelidir. • OpenCV bu işlem için düzlemsel zeminli nesneler kullanmaktadır. • Satranç tahtası bu işlem için idealdir bir nesnedir. Literatürde bazı kalibrasyon metotları üç boyutlu nesneleri kullanmaktadır; fakat iki boyutlu bir satranç tahtası bu işlemi yapmak için çok daha pratiktir.

9. Kalibrasyon Süreci

10. Adım–1 (Satranç Tahtası Resmini Al) • Bu adımda kameradan satranç tahtası resimleri alınır. CvCapture* capture = cvCreateCameraCapture(0); komutu kameradan satranç tahtası resmini almak için kullanılır.

11. Adım–1 (Satranç Tahtası Resmini Al) • Kalibrasyon süreci boyunda farklı açılardan yeni resimler alınır. Alınacak resimlerin sayısı lens bozukluğunu giderecek sayıda olmalıdır.

12. Adım -2 (Satranç Tahtası Kesişim Noktalarını Bul) • Verilen bir satranç tahtasının görüntüsünde, satranç tahtasının köşelerinin konumları için cvFindChessboardCorners() OpenCV fonksiyonu kullanılmaktadır.

13. Adım – 3 (Kesişim Noktalarını Say) • Kullanıcıdan alınan parametrelere göre, yeterli sayıda köşenin tespit edilme durumunun test edildiği aşamadır.

14. Adım – 4 (Satranç Tahtası Köşelerinin Çizimi) • cvDrawChessboardCorners() fonksiyonu resim üzerinde cvFindChessboardCorners() aracılığıyla bulunan köşeleri çizer. Köşelerin tümü bulunamazsa mevcut köşeler küçük kırmızı hatlarla temsil edilecektir. Tüm desen bulunduğunda köşeler farklı renklerle gösterilmektedir.

15. Adım – 5 (Kamerayı Kalibre et) • Kalibrasyon işlemi yapılacak nesnenin birden çok köşeye sahip olduğu durumlarda cvCalibrateCamera2() fonksiyonu kullanılmaktadır. • Kalibrasyon fonksiyonlarının yürütülmesi aşamasında satranç tahtasının görüntüsü üzerinde gerekli parametrik hesaplamalar yürütülmektedir. • OpenCVcvCalibrateCamera2 fonksiyonu gerekli işlemleri gerçekleştirerek kalibrasyon için gerekli sayısal değerleri vermektedir. • Bu işlem sonunda kameranın gerçek matris değerleri, bozulma katsayısı, dönüş ve çevrim vektörleri üretilmektedir.

16. Adım – 6 (Düzeltmeyi Uygula) • Programın ürettiği düzeltilmiş görüntünün gösterilmesi işlemi bu aşamada yürütmektedir. • cvShowImage( " Ham resim ", image ) komut satırı ile işlenmemiş görüntü, cvShowImage( " Düzeltilmiş ", image ) satırı ile de düzeltilmiş görüntü gibi ekrana getirilmektedir. Ham görüntü Düzeltilmiş Görüntü

17. Sonuç • Bu çalışmada temel düzeyde OpenCV kütüphanesi, kamera modeli, kamera kalibrasyonu konuları açıklanmıştır. • Kalibrasyon için 2D koordinatlara sahip ve özellikleri bilinen satranç tahtası tercih edilmiştir. • OpenCV kütüphanesinin sağladığı yardımcı fonksiyonlar kullanılarak, kalibrasyon süreci konusunda bahsedilen işlemler gerçekleştirilmiştir. • Bu işlemler sonucunda kalibrasyon parametreleri elde edilmiştir. • Bu parametreler ile kamera kullanılarak kaydedilen görüntüler düzeltilmiştir. • Düzeltilmiş görüntülerin gerçek dünyadaki nesnelere en yakın düzeyde oldukları görülmektedir.

18. Kaynaklar • Bradski, G. and Kaehler, A., 2008, “Learning OpenCV: Computer Vision with the OpenCV Library”, O’Reilly Media, Amerika Birleşik Devletleri • Erişti, E, 2010, “Görüntü İşlemede Yeni Bir Soluk, OPENCV”, Bilişim 2010, Muğla • OpenCV Reference Manuals - HighGUI Reference Manual • Taşdemira Ş., Ürkmez A., Yakar M., İnal Ş., “Sayısal Görüntü Analiz İşleminde Kamera Kalibrasyon Parametrelerinin Belirlenmesi”, 5.Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye

19. Kaynaklar • Wang Y.M., Li Y., Zheng J.B. 2010, ”A Camera Calibration Technique Based On OpenCV”, Information Sciences and Interaction Sciences (ICIS), 2010 3rd International Conference, pp 403-406, China  • Yıldırım K.S., İnce C., Kalaycı T. E., “Görüntü İşleme”, Ege Üniversitesi, 2003 • Yu Q., Cheng H. H., Cheng W. W., Zhou X., “Ch OpenCV for interactive open architecture computer vision”, Advances in Engineering Software 35, pp 527-536

20. Teşekkürler ve Sorular • Teşekkürler ve Sorular