Geometric model and assessment of a dual-fisheye imaging system

Autor(es)

Campos, Mariana Batista ^[1] ; Garcia Tommaselli, Antonio Maria ^[1] ; Marcato Junior, Jose ^[2] ; Honkavaara, Eija ^[3]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Sao Paulo State Univ Unesp, Presidente Prudente - Brazil

^[2] Fed Univ Mato Grosso Sul State UFMS, Campo Grande - Brazil

^[3] Finnish Geospatial Res Inst FGI, Kyrkslatt - Finland

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: PHOTOGRAMMETRIC RECORD; v. 33, n. 162, p. 243-263, JUN 2018.
• Citações Web of Science: 4

Resumo

This paper presents a technique for the calibration of a 360 degrees dual imaging system (Ricoh ThetaS) composed of two cameras with fisheye lenses specially mounted in a common structure. The experiments are based on calibration with a bundle adjustment using the equidistant fisheye lens model and relative orientation stability constraints, such as distance, base elements and rotation matrix between individual cameras' coordinate systems. As a result, an equidistant mathematical model using the Conrady-Brown lens distortion model was shown to be suitable for estimating the interior and relative orientation parameters of the Ricoh ThetaS. The main contribution presented in this work is a simultaneous bundle adjustment approach with stability constraints on base elements and rotation matrix angles, which achieved accuracies comparable with conventional photogrammetric calibration with perspective cameras. Resume Cet article presente une technique pour l'etalonnage d'un systeme imageur dual 360 degrees (Ricoh Theta S) compose de deux cameras a lentilles fisheye montees specialement sur une structure commune. Les experimentations d'etalonnage procedent par compensation par faisceaux en utilisant un modele de lentille fisheye equidistante et des contraintes de stabilite de l'orientation relative, telles que la distance, les elements de base et la matrice de rotation entre les systemes de coordonnees des deux cameras. L'etude montre qu'un modele mathematique equidistant utilisant un modele de distorsion de lentille de Conrady-Brown permet d'estimer les parametres d'orientation interne et relative de la Ricoh Theta S. La principale contribution de ce travail est une approche de compensation par faisceaux simultanee avec des contraintes de stabilite sur les elements de base et les angles de la matrice de rotation, conduisant a des precisions comparables a celles d'un etalonnage photogrammetrique conventionnel de cameras perspectives. Zusammenfassung Dieser Beitrag stellt eine Technik zur Kalibrierung eines 360 degrees Dualen-Bildaufnehmesystems (Ricoh Theta S) vor, das aus zwei speziell montierten Kameras mit Fischaugenlinsen besteht. Die Untersuchungen basieren auf einer Kalibrierung mit einer Bundelausgleichung, die das aquidistante Fischaugenlinsenmodell in Verbindung mit Stabilitatsbedingungen zur relative Orientierung, wie Abstand, Basiselementen und Rotationsmatrix zwischen individuellen Kamerakoordinatensystemen nutzt. Als Ergebnis konnte gezeigt werden, dass das aquidistante mathematische Model, das auf Basis des Conrady-Brown Modells zur Objektivverzeichnung beruht, geeignet ist, die Parameter der inneren und relative Orientierung der Ricoh Theta S zu bestimmen. Der wesentliche Beitrag dieser Arbeit ist eine simultane Bundelausgleichung mit Stabilitatsbedingungen fur die Basiselemente und die Winkel der Rotationsmatrix, womit Genauigkeiten erzielt werden konnten, wie mit einer klassischen, photogrammetrischen Kalibrierung mit perspektiven Kameras. Resumen Este articulo presenta una tecnica para la calibracion de un sistema de doble imagen de 360 degrees de campo (Ricoh Theta S) compuesto por dos camaras con lentes ojo de pez montadas solidariamente en una estructura. Los experimentos se basan en la calibracion con un ajuste de haces utilizando un modelo de lente de ojo de pez equidistante y las restricciones de estabilidad de orientacion relativa, como la distancia, la base y la matriz de rotacion entre los sistemas de coordenadas de las camaras individuales. Como resultado, se demuestra que un modelo matematico equidistante usando el modelo de distorsion con lente Conrady-Brown es adecuado para estimar los parametros de orientacion interior y relativa del sistema Ricoh Theta S. La principal contribucion presentada en este trabajo es un enfoque de ajuste de haces simultaneo con restricciones de estabilidad de la base y los angulos de matriz de rotacion, logrando precisiones comparables a la calibracion fotogrametrica convencional con camaras de perspectiva. ?? ??????????, ??????????360 degrees?????(RicohThetaS),???????????, ????????????????????????????????????, ????????????,?????????, ???????????????, ??Conrady-Brown??????????????????Ricoh Theta S????????????????????????????????????????????????, ???????????????????????? (AU)

• Processo FAPESP: 13/50426-4 - Unmanned airborne vehicle-based 4D remote sensing for mapping Rain Forest biodiversity and its change in Brazil (UAV_4D_Bio)
• Beneficiário: Antonio Maria Garcia Tommaselli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular