Reconstrução Geométrica
a Partir de Imagens
TIC-10.073
Reconstrução Geométrica
a Partir de Imagens
TIC-10.073
Professor Leandro Augusto Frata Fernandes
laffernandes@ic.uff.br
Professor Leandro Augusto Frata Fernandes
laffernandes@ic.uff.br
Material disponível em
http://www.ic.uff.br/~laffernandes/teaching/2016.1/tic-10.073
Aula 1
Conteúdo
Apresentação da Disciplina
Tópicos da Aula
Tópicos da Aula
•
Motivação
•
Programa da disciplina
Por que eu me matriculei
nesta disciplina?
Por que eu me matriculei
nesta disciplina?
Apresentação da Disciplina
TIC-10.073 Reconstrução Geométrica a Partir de Imagens 3
Problemas de Interesse
Problema 1
Problemas de Interesse
Problema 1
•
Dada
uma ou mais imagens
de uma cena do
mundo real,
reconstruir a geometria da cena
Problemas de Interesse
Problema 2
Problemas de Interesse
Problema 2
•
Dadas
três ou mais imagens
de um objeto
conhecido,
calibrar as câmeras
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,
,
⟶
,
,
Problemas de Interesse
Problema 3
Problemas de Interesse
Problema 3
•
Dada
uma ou mais imagens
de uma cena,
gerar imagens de outros pontos de vista
Objetivos da Disciplina
Objetivos da Disciplina
•
Apresentar as relações entre
múltiplas vistas
de
uma cena e sua
geometria
Entendimento teórico
Conhecimento prático
•
Apresentar técnicas
estimativa de parâmetros
•
Apresentar técnicas para cálculo das
propriedades
de câmeras e da cena
a partir de imagens
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Prepare-se!
Prepare-se!
•
Conceitos exercitados
ao longo do curso
Álgebra linear
Geometria projetiva
•
Habilidades de programação desenvolvidas
antes do início das práticas
Manipulação de arquivos de imagens
Uso de bibliotecas de matrizes
Detalhes Técnicos da Disciplina
Detalhes Técnicos da Disciplina
Apresentação da Disciplina
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Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
•
Geometria projetiva 2D
Pontos, retas e cônicas
Transformações e invariantes
Recuperação de propriedades métricas e
afins a partir de imagens
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
•
Geometria projetiva 3D
Pontos, retas, planos e
quádricas
Transformações
Decomposição em valores singulares (SVD)
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Σ
∗
Σ
∗
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
•
Estimativa de parâmetros
Homografia 2D
Funções de custo
Algoritmos
o
DLT
o
RANSAC
o
LMedS
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
Programa da Disciplina
Parte I – Conceitos Básicos
•
Avaliação de algoritmos
Limites sobre o desempenho
Estimativa de covariância
o
Propagação de incerteza
o
Monte-Carlo
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Σ
J Σ J
Σ
J Σ J
Programa da Disciplina
Parte II – Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista
Programa da Disciplina
Parte II – Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista
•
Modelos de câmera
Câmera estenopeica (pinhole)
Câmera no infinito
Câmera CCD
Programa da Disciplina
Parte II – Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista
Programa da Disciplina
Parte II – Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista
•
Calibração de câmera
Calibração intrínseca e extrínseca
Distorção radial e tangencial
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Programa da Disciplina
Parte II – Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista
Programa da Disciplina
Parte II – Geometria da Câmera e de Um Ponto de Vista
•
Reconstrução 3D a partir de uma imagem
Pontos e linhas de fuga
Calibração a partir de uma imagem
Medições a partir de uma vista
Programa da Disciplina
Parte III – Geometria de Dois Pontos de Vista
Programa da Disciplina
Parte III – Geometria de Dois Pontos de Vista
•
Geometria epipolar e a matriz fundamental
Geometria epipolar
A matriz fundamental
A matriz essencial
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Programa da Disciplina
Parte III – Geometria de Dois Pontos de Vista
Programa da Disciplina
Parte III – Geometria de Dois Pontos de Vista
•
Cálculo da matriz fundamental
Algoritmos com 7 e 8 pontos
Características correspondentes
Retificação planar e polar
Programa da Disciplina
Parte III – Geometria de Dois Pontos de Vista
Programa da Disciplina
Parte III – Geometria de Dois Pontos de Vista
•
Cálculo da estrutura 3D a partir de par de imagens
Mapa de disparidade
Reconstrução de pontos e retas
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Programa da Disciplina
Parte IV – Extra
Programa da Disciplina
Parte IV – Extra
•
Cálculo da estrutura 3D por luz estruturada
Reconstrução ativa
Bibliografia Recomendada
Bibliografia Recomendada
•
Multiple View Geometry in
Computer Vision
R. Hartley and A. Zissermann
Cambridge University Press, 2
nd
edition (2004)
ISBN: 978-0-521540-51-3
•
The Geometry of Multiple Images
O. Faugeras, Q.-T. Luong, and T. Papadopoulo
The MIT Press (2004)
ISBN: 978-0-262562-04-1
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Avaliação
Avaliação
•
Dois trabalhos individuais de implementação (60%)
Enunciados definidos pelo professor
Apresentação oral dos resultados obtidos
Entrega dos programas desenvolvidos
•
Um projeto final em dupla na graduação e
individual na pós-graduação (40%)
Implementação de um artigo escolhido pelo aluno e aprovado
pelo professor, ou técnica nova
Apresentação oral da técnica e de resultados obtidos
Fluxo das Aulas
Fluxo das Aulas
•
Antes de cada aula
Imprima os slides da aula
Faça leitura de todo material indicado nos slides da aula
Anote suas dúvidas
•
Durante cada aula
Traga cópia dos slides e tome nota dos conteúdos
Tire suas dúvidas (não leve nenhuma para casa)
•
Depois de cada aula
Adiante as implementações dos trabalhos
Teste os conceitos vistos em sala
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