Maestría en Física · 2004
Sistema optico para la extraccion de parametros metrologicos del pie
Partiendo de la necesidad de caracterizar metrológicamente al pie con el fin de prevenir o corregir deformaciones, se diseñó y construyó un sistema óptico que facilita su reconstrucción 3D utilizando el principio de triangulación láser. El sistema es formado por los módulos: iluminación (plano láser), posicionamiento, captura de imágenes (dos sensores CCD), procesamiento de información y control de los procesos (software de control). La reconstrucción del objeto es coordinada de manera automática por el software de control, el cual enlaza los demás módulos para obtener finalmente la representación 3D del pie. El software de exploración final permite la extracción de distancias (alturas, anchos, contornos) sobre la imagen 3D, teniendo en cuenta la topografía del pie.
Texto completo 92 páginas con texto
Leer la tesis completa Ficha en el repositorio
Contenido
- INTRODUCCIÓN GENERALp. 11
- CAPITULO 1. CALIBRACIÓN GEOMETRICA DE CÁMARASp. 16
- 1. 2. MODELOS DE CÁMARASp. 17
- 1.2.1. Modelo de cámara libre de distorsiones (Cámara Pinhole)p. 17
- 1.2. 2. Modelos de cámara con distorsiones geométricasp. 20
- 1.2. 3. Simulación de los modelos de distorsiones geométricasp. 23
- 1.2.3. 2. Simulación de distorsión descentralp. 25
- 1.3. 1. Matriz de proyecciónp. 28
- 1.3. 2. Proceso de calibración por Transformación Lineal Directa (DLT)p. 30
- 1.3. 3. Estimación no linealp. 33
- 1.3. 4. Corrección de la proyección asimétricap. 34
- 1. 4. RESULTADOS EXPERIMENTALESp. 38
- 1.4. 1. Características de las cámaras utilizadasp. 38
- 1.4. 2. Proceso de calibraciónp. 39
- 1.4. 3. Parámetros intrínsecos obtenidos de la calibraciónp. 41
- 1.4. 4. Exactitud de los parámetros obtenidosp. 41
- 1.4. 5. Rectificación de imágenes (Corrección de distorsión)p. 43
- 1. 5. CONCLUSIÓNp. 45
- LASERp. 46
- 2.2. GEOMETRÍA DE LA TRIANGULACIÓN LÁSER USADAp. 47
- 2.2.1. CURVAS TEÓRICAS DE CALIBRACIÓNp. 48
- 2.2.2. CURVAS DE CALIBRACIÓN EXPERIMENTALESp. 53
- 2.3. CONCLUSIONESp. 60
- CAPITULO 3. SISTEMA DE RECONSTRUCCIÓN 3D IMPLEMENTADOp. 61
- 3.1. INTRODUCCIÓNp. 46
- 3.2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMAp. 61
- 3.3. PROCESO DE RECONSTRUCCIÓN 3Dp. 63
- 3.3.1. Captura de las imágenesp. 63
- 3.3.2. Procesamiento de imágenesp. 64
- 3.3.3. Procesamiento de datosp. 66
- 3.4. CARACTERIZACIÓN DEL SISTEMAp. 70
- 3.4.1. RESOLUCIÓNp. 70
- 3.4.2. Precisión en la coordenada Xp. 72
- 3.4.3. RANGOp. 73
- CALCULAR SU PRECISIÓNp. 73
- 3.6. CONCLUSIONESp. 60
- LA MEDIDA DE PARÁMETROS METROLÓGICOS DEL PIEp. 77
- 4.2. CONDICIONES DE MEDICIÓNp. 77
- 4.3. RECONSTRUCCIÓN 3D DEL PIEp. 78
- 4.3.1. Imágenes adquiridasp. 78
- 4.3.2. Procesamiento de imágenesp. 64
- 4.3.3. Representación 3Dp. 81
- 4.4. MEDIDA DE PARÁMETROS DEL PIEp. 83
- 4.4.1. Parámetros podométricos básicosp. 83
- reconstrucción 3D del piep. 78
- 4.5. CONCLUSIÓNp. 86
- CONCLUSIONES GENERALESp. 87
- REFERENCIASp. 89
- BIBLIOGRAFÍAp. 90
- Fig. 1. Técnica de triangulación Láserp. 12
- Fig. 2. Esquema del montajep. 14
- Fig. 3. Modelo de Cámara sin distorsiónp. 18
- Fig. 4. Imagen sin distorsiónp. 23
- Fig. 5. Distorsión radial positivap. 24
- Fig. 6. Distorsión radial negativap. 24
- Fig. 7. Distorsión Descentral (P1 = 0.00006 y P2 = 0.00006 )p. 25
- Fig. 8. Distorsión Descentral (P1 = 0.00006 y P2 = - 0.00006 )p. 25
- Fig. 9. Distorsión Prismática (S1 = - 0.0003 y S2 = 0 )p. 26
- Fig. 10. Distorsión Prismática (S1 = - 0.0003 y S2 = 0 )p. 26
- Fig. 11. Distorsión total ( Radial, Descentral, y Prismática)p. 27
- Fig. 12. (o) Sin Distorsión (+) Distorsión totalp. 27
- Fig. 13. Proyección de perspectivap. 34
- Fig. 14. Imagen obtenida con la cámara derechap. 39
- Fig. 15. Imagen obtenida con la cámara izquierdap. 39
- Fig. 16. Imágenes para calibración cámara derechap. 40
- Fig. 17. Imágenes para calibración cámara izquierdap. 40
- Fig. 18. Puntos de control (+) sin distorsionesp. 42
- (o)p. 42
- puntos de un mismo color pertenecen a una misma escenap. 42
- Fig. 21. Error (en píxeles ) en la retroproyección para la cámara 2p. 42
- Fig. 22. Imagen distorsionada con su respectiva rectificación (cámara 1)p. 43
- Fig. 23. imagen distorsionada con su respectiva rectificación (cámara 2)p. 44
- distorsión (Cám. 2)p. 45
- Fig. 28. Montaje óptico de triangulación láserp. 47
- Fig. 29. Geometría de la triangulación láserp. 48
- Fig. 30. Curva de conversión Z=f(U)p. 52
- Fig. 31. Curva de factor de conversión mm/píxel en función de Zp. 52
- Fig. 32. Sistema de coordenadas involucradosp. 53
- Fig. 33. Escena de puntos en Z = 0mmp. 54
- Fig. 34. Escena de puntos cada 5 mm (cámara 1)p. 54
- Fig. 35. Escena de puntos cada 5 mm (cámara 2)p. 55
- Fig. 36. Escena de puntos debidamente rectificados (Cám. 1)p. 55
- Fig. 37. Escena de puntos debidamente rectificados (Cám. 2)p. 55
- Fig. 38. Curva de calibración en Z (cámara 1)p. 56
- Fig. 39. Curva de calibración en Z (cámara 2)p. 56
- Fig. 40. Curva de calibración en Y (cámara 1)p. 57
- Fig. 41. Curva de calibración en Y (cámara 2)p. 57
- Fig. 42. Línea láser deformada por un cilindro (cámara 1)p. 58
- Fig. 43. Línea láser deformada por un cilindro (cámara 2)p. 58
- Fig. 44. Valores (Y,Z) obtenidos con la cámara 1p. 59
- Fig. 45. Valores (Y,Z) obtenidos con la cámara 2p. 59
- Fig. 46. Montaje experimentalp. 62
- Fig. 47. Cámara 1 Fig. 48. Cámara 2p. 64
- Fig. 49. Cámara 1 (sin distorsión) Fig. 50. Cámara 2 (sin distorsión)p. 64
- Fig. 51. Corte transversal de la línea láserp. 65
- línea láserp. 66
- Fig. 54. Reconstrucción 3D del cilindro de prueba según la cámara 1p. 67
- Fig. 55. Reconstrucción 3D del cilindro de prueba según la cámara 2p. 68
- Fig. 56. Reconstrucción total del cilindro de pruebap. 68
- circunferenciap. 69
- Fig. 58. Corrimiento de 1 píxel de la línea láserp. 70
- Fig. 59, Rango de trabajo en YZ (en mm)p. 73
- Fig. 60, Interpolación de la parte superior del cilindrop. 74
- Fig. 61, Curva sobre la superficie reconstruidap. 74
- Fig. 62. Condiciones de mediciónp. 77
- Fig. 63. Imágenes adquiridas con la cámara 1p. 78
- Fig. 64. Imágenes adquiridas con la cámara 2p. 79
- Fig. 65. Puntos representativos de imagen 5 (cámara 1)p. 80
- Fig. 66. Puntos representativos de imagen 3 (cámara 2)p. 80
- Fig. 67. Diferentes vistas de la imagen 3D digitalizada del piep. 81
- cerrados por softwarep. 80
- Fig. 69. Algunas dimensiones básicas del piep. 83
- Fig. 70. Contorno de la garganta del piep. 84
- Fig. 71. Contorno del tobillop. 85
- Fig. 72. Contorno del metatarsiano, del empeine y del medio piep. 85
- Fig. 73. Altura de la garganta, del empeine y del metatarsianop. 86
- Tabla 1. Características de las cámaras usadasp. 38
- Tabla 2. Parámetros de calibración. Todas las unidades están en píxelesp. 41
- Tabla 3. Parámetros de la cámara utilizados en la simulaciónp. 51
- Tabla 4. Secuencia de pulsos eléctricos para el desplazamientop. 72
- Tabla 5. Características del sistema de medidap. 75
- digitalizadop. 86