Geri Dön

3D scanner implementation for shiny surfaces using color invariants

Renk değişmezleri kullanarak parlak yüzeyler için üç boyutlu tarayıcı gerçeklenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 438656
  2. Yazar: RIFAT BENVENİSTE
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. CEM ÜNSALAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 80

Özet

Bilgisayar sistemlerindeki gelis¸meler, gerc¸ek d¨unyadaki nesneleri sayısallas¸tırmaihtiyacını beraberinde getirdi. Bilgisayar grafi˘gi uygulamaları ic¸in, oyun ve film end¨ustrisi,nesnelerin u¨c¸ boyutlu modellerine ihtiyac¸ duymaktadır. U¨ c¸ boyutlu modelleme, hızlı prototip¨uretme, tıbbi uygulamalar ve k¨ult¨urel mirası koruma alanlarında da genis¸ ¨olc¸ ¨ude kullanılmaktadır.Bu uygulama alanlarına yo¨nelik deg˘is¸ik tarayıcı tu¨rleri tasarlanmıs¸tır. U¨ c¸boyutlu tarayıcı t¨urlerini iki ana bas¸lık altında ¨ozetleyebiliriz: Y¨uzey teması olan tarayıcılarve y¨uzey teması olmayan tarayıcılar. Y¨uzeye dokunan tarayıcılar, y¨uzey teması olan tarayıcılart¨ur¨undendir. Pek c¸ok uygulamada kullanılırlar, ancak ulas¸ılması zor kısımları olan nesneleric¸in uygulanamazlar. Time of flight tarayıcılar ve ¨uc¸genleme tabanlı structured lighttarayıcılar y¨uzey teması olmayan tarayıcıların t¨urleridir. Time of flight tarayıcılar fotonunnesneye ulas¸ma zamanını ¨olc¸me prensibi ile c¸alıs¸ırlar. Bu t¨ur tarayıcılar, y¨uksek c¸ ¨oz¨un¨url¨ukl¨usonuc¸ verir, ama yavas¸ sistemlerdir. Structured light tarayıcılar, ¨uc¸genleme prensibine dayanır.Nesneye ¨ozel bir desen veya bir s¸erit yansıtılır. Y¨uzeyin ¨uc¸ boyutlu yapısına g¨ore, s¸erit deformasyonau˘grar. S¸ eridin bu deformasyonu, nesneye bilinen bir ac¸ı ile bakan kamera tarafındanyakalanır. Bu yerles¸tirme, ¨uc¸gen s¸eklini olus¸turur. Bu ¨uc¸geni temel alan basit trigonometrikhesaplar ile, derinlik bilgisi elde edilir.C¸ ekilen g¨or¨unt¨u ¨uzerindeki c¸izgi bilgisini elde etmek ic¸in imge is¸leme kullanılır. Nesneniny¨uzey yapısı ve ortamın ıs¸ıklandırma kos¸ulları, yakalanan g¨or¨unt¨un¨un kalitesini etkiler.Parlak veya yansıyan y¨uzeylerde, ortamın aydınlatması parlayan y¨uzeyde ıs¸ı˘gın g¨or¨uld¨u˘g¨ukısımlar yaratır. Bu kısımlar, is¸lenen g¨or¨unt¨u ¨uzerinde g¨ur¨ult¨u olarak g¨or¨un¨ur. Bu problemic¸ ¨ozmek ic¸in birtakım filtreleme uygulamaları kullanılır, ancak bunlar problemi tamamenc¸ ¨ozmezler. Pratikte, y¨uzeyin yansımasını azaltmak ic¸in, y¨uzey pudra gibi yansıtıcılı˘gı olmayanmaddeler ile kaplanır. Ancak, arkeolojik bulgularda elde edilen nesnelerde y¨uzeyeozen g¨ostermek gerekir. Bu nedenle, bu t¨ur nesnelerde pudra uygulamak nesnenin y¨uzeyinezarar verebilir.Bu c¸alıs¸ma, parlak y¨uzeyleri aydınlık ortamda tarama probleminin c¸ ¨oz¨um¨u ¨uzerindeodaklanmıs¸tır. Biz, bu problemi c¸ ¨ozmek ic¸in renk de˘gis¸mezlerini kullanmayı ¨oneriyoruz.Renk de˘gis¸mezleri, c¸ekilen g¨or¨unt¨ude s¸eridin rengini vurgular. Bu y¨uzden s¸erit c¸ıkarımı,aydınlatma s¸artlarından ve nesnenin y¨uzey yapılarından etkilenmez. Yeni bir de˘gis¸mez¨oneriyoruz ve bunu iki t¨ur tarayıcıda gerc¸ekles¸tirdik. Bir lazer tarayıcı ve bir s¸erit yansıtantarayıcı tasarladık ve gerc¸ekles¸tirdik. Parlak ve mat y¨uzeyli nesneler ¨uzerinde deneyleryaptık ve sistem ¨uzerinde gerc¸ekles¸tirdi˘gimiz de˘gis¸mezin bas¸arısını g¨ozlemledik. Literat¨urde¨onerilen de˘gis¸mezleri denedik ve verilen s¸artlarda elde edilen sonuc¸ları kars¸ılas¸tırdık. Deneylerinsonuc¸ları g¨osterdi ki, ¨onerdi˘gimiz renk de˘gis¸mezi hem parlak hem de mat y¨uzeylerdec¸izgi bilgisini bas¸arıyla c¸ıkarabiliyor. Literat¨urde ¨onerilen di˘ger de˘gis¸mezlerden bazılarıfarklı y¨uzeylerde bas¸arılıydı. Sonuc¸ olarak kurulan sistemde, parlak y¨uzeyi olan ve olmayannesnelerin ¨uc¸ boyutlu modellerini bas¸arıyla elde ettik.

Özet (Çeviri)

The improvements on computer systems derived the need of digitizing the objectsof the real world. The game and movie industry needs 3D models of objects for computergraphics applications. Also, 3D modelling is widely used in the areas of rapid prototyping,medical applications and cultural heritage protection facilities. There are various types ofscanners designed according to these application areas. We can summarize the types of 3Dscanners under two main headings. The scanners with surface contact and without contact.The surface touch scanners are the type of the scanners that contact to the surface. They areused in many applications but they are not applicable for the objects with hard to reach parts.The time of flight scanners and triangulation based structured light scanners are the types ofnon contact scanners. The time of flight scanners work on principle of measuring the timeof photon to fly to the object. This gives a high resolution result but it is a slow system. Thestructured light scanners are based on triangulation principle. A special pattern or a stripe isprojected to the object. The stripe deforms according to the 3D structure of the surface. Thisdeformation of the stripe is captured by a camera placed with a known angle to the object.This orientation creates a triangular shape. By simple trigonometric calculations based onthis triangle, the depth information is extracted.The extraction of stripe information from the captured image is made by image processing.The surface structure of the object and the lighting conditions of the medium affectsthe quality of the captured image. The illumination of the medium creates glowing partsand highlights on the shiny or specular surfaces. This can be considered as noise on theimage processed. Some filtering applications are used to solve this problem, but they do notovercome the problem entirely. In practice, powder like opaque materials are used to coversuch surfaces to reduce the specularity of the surface. However, objects like archeologicalfindings need special treatment. Therefore, applying powder may result with damages on thesurface of the object.This study focuses on solving the problem of scanning shiny surfaces in an illuminatedmedium. We propose using the color invariants to solve this problem. Color invariants helpextracting color properties of objects without being affected by imaging conditions like theillumination of the environment and the surface properties of the object. We propose a newinvariant and implement it with two types of scanners. We designed and implemented alaser scanner and a stripe projecting scanner. We performed experiments on shiny and mattesurfaced objects and observed the success of the invariant implemented on the system. Wealso tested the invariants proposed in literature and compared the results on given conditions.The results of the experiments showed that the color invariant we proposed can extract theline information both on shiny and matte surfaces successfully. The other invariants proposedin literature also had success on different surfaces and some did not. As a result of wholesystem setup, we obtained 3D models of the objects with shiny surfaces and matte surfacessuccessfully.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    612185

    FPGA tabanlı 3D lazer tarayıcı tasarımı ve gerçekleştirimi

    FPGA based 3D laser scanner design and implementation

    MEHMET İRFAN GEDİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSivas Cumhuriyet Üniversitesi

    Optik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRE ÜNSAL

  2. Tez No

    833520

    A real-time 3D scanner system developed with combined usage of active triangulation and time of flight sensors

    Aktif üçgenleme ve varış zamanı sensörlerinin birlikte kullanımıyla geliştirilen gerçek zamanlı bir 3B tarayıcı sistemi

    BURAK ŞİMŞEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞEVKET GÜMÜŞTEKİN

  3. Tez No

    499461

    Cathode design for complex shapes in electrochemical machining

    Elektrokimyasal işleme yönteminde karmaşık şekiller için katot tasarımı

    HASAN DEMİRTAŞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ

    PROF. DR. BAHATTİN KANBER

  4. Tez No

    539961

    Structural conservation of Cevher Paşa Bath in kale, Denizli

    Denizli, Kale'deki Cevher Paşa Hamamının strüktürel koruması

    FEYZA DURMUŞLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Mimarlıkİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Mimari Restorasyon Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MİNE TURAN

    DOÇ. DR. ENGİN AKTAŞ

  5. Tez No

    906480

    3D-printed actuator-based beam-steering approach for improved physical layer security in visible light communication

    Görünür ışıkla haberleşmede geliştirilmiş fiziksel katman güvenliği için 3D baskılı aktüatör tabanlı ışın hüzmesinin yönlendirilmesi tekniği

    MEHMET CAN ERDEM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU

Geri Dön