Sviluppo di sistemi di visione stereoscopici per la ricostruzione tridimensionale in scenari industriali ed automotive

Abstract

La visione stereoscopica occupa un vasto campo di ricerca della visione artificiale. Questa tecnica infatti permette la ricostruzione tridimensionale della scena utilizzando due immagini riprese da due punti di vista leggermente diversi, estraendo ulteriori informazioni spaziali sulla profondità della scena. In questa tesi di dottorato si sono sviluppati quattro nuovi sistemi di visione stereoscopici per la ricostruzione tridimensionale della scena inquadrata. L’ambito di applicabilità di tali sistemi ha riguardato principalmente due scenari, quello industriale e quello automotive. La particolare differenza fra questi due scenari è data dalla posizione del sistema di visione, in quanto nel campo industriale si sono utilizzate telecamere fisse mentre per quello automotive telecamere mobili solidali al veicolo. Caratteristica comune dei diversi algoritmi di visione presentati è la necessità di un’esecuzione in tempo reale e quindi l’obbligo di utilizzare tecniche per ottenere la mappa di disparità della scena in grado di fornire elevate prestazioni senza tuttavia degradare i risultati. Sono stati infatti sviluppati diversi tipi di algoritmi, sia locali che globali, per ottenere l’immagine di disparità. Una volta ottenuta la mappa di disparità si è sviluppato un sistema di individuazione ostacoli per ogni sistema, tenendo in considerazione le necessità del progetto. Le varie tecniche che sono state applicate si possono sommariamente dividere in due filoni dipendenti dalla costruzione algoritmica dell’immagine di disparità e dal metodo di calibrazione del sistema. Oltre all’approccio classico basato su di una calibrazione di tutti i parametri della testa stereoscopica e al successivo algoritmo di generazione della DSI, è stato introdotto un innovativo metodo che permette di applicare gli stessi algoritmi per la costruzione della disparità ad immagini trasformate IPM e CIPM ottenute tramite una semplice calibrazione. Questi due metodi sono stati applicati sia nel campo industriale, quindi con telecamere fisse, sia in quello automotive con telecamere in movimento. Le maggiori problematiche nei campi industriale ed automotive (sicurezza, videosorveglianza e guida autonoma) sono state effettivamente coperte dai progetti in cui si sono sviluppati i sistemi presentati in questa tesi di dottorato.