Influência da Quantidade de Pontos de Controle na Calibração Não-linear na Acurácia da Reconstrução 3d.

Introdução - Um dos aspectos críticos da reconstrução 3D dos movimentos humanos, principalmente relacionados com o esporte, é a calibração de grandes volumes. O procedimento mais utilizado para a calibração de câmeras requer a construção de objetos rígidos e acurados que delimitem todo o volume de aquisição o que se torna mais difícil em grandes volumes. Lentes grande-angular têm sido utilizadas para as análises 3D em grandes volumes, porém faz-se necessário o uso de métodos não-lineares para a correção das distorções ópticas introduzidas. Assim, este estudo visa analisar a influência da quantidade de pontos de controle utilizados para a determinação dos parâmetros extrínsecos da calibração não-linear na acurácia da reconstrução 3D.

Metodologia - Para a calibração das câmeras foi utilizado o método não-linear proposto por Zhang (2000) e implementado no software Matlab (Bouguet, 2002), que foi adaptado para análise com vídeos (Silvatti et al., 2009). O método utiliza um modelo planar contendo um padrão quadriculado de 5x8 quadrados, que define linhas retas e ortogonais (100 mmx100mm, com 54 cantos). O modelo planar foi movimentado por todo o volume de aquisição para calcular os parâmetros intrínsecos de calibração e os parâmetros de distorção. Para a obtenção dos parâmetros extrínsecos de calibração foram comparados quatro conjuntos de pontos de controle contendo 159, 18, 12 e 8 pontos. Os pontos de controle foram distribuídos homogeneamente em seis retas verticais nos limites de um volume de aquisição de 2,7x0,9x2,7 m3. Para aquisição dos dados foram utilizadas duas câmeras Basler (50Hz) com grande angular de 8mm. A acurácia foi definida pelo erro absoluto médio da curvas de distância entre dois pontos de um corpo rígido (285,4mm) obtidos em função do tempo. Foram calculados também a média e o desvio-padrão das curvas de distância. Resultados - A tabela 1 mostra os resultados das variáveis: média, desvio-padrão (DP) e erro absoluto médio (Eabs).
Tabela 1 - Valores das variáveis analisadas (mm).
Conjunto de Pontos de Controle
Média

• DP
• Eabs
• 159
• 284,9
• 1,0
• 0,8
• 18
• 283,8
• 1,2
• 1,8
• 12
• 284,0
• 1,7
• 1,9
• 8
• 283,9
• 1,8
• 2,0

Conclusão - Utilizar menos pontos de controle para obter os parâmetros extrínsecos na calibração não-linear das câmeras aumenta o DP e o Eabs, mas os valores médios da distância entre os pontos foram muito próximos. Este resultado pode ser considerado satisfatório para o teste realizado, sugerindo que a calibração não-linear utilizando menos pontos de controle pode ser utilizada em grandes volumes como os dos esportes, em problemas nos quais a acurácia determinada neste estudo seja suficiente.