Estimación De Distancias Con Láser y Cámara Web

Procesamiento Óptico-Digital de Imágenes – Universidad del Cauca – Julio de 2010

ESTIMACION DE DISTANCIAS CON WEB CAM Y LASER
Johny D. Rosero, Juan P. Santiago
 Resumen—En este trabajo se presenta la implementación de un sistema basado en una cámara y un puntero laser capaz de estimar distancias desde la cámara hasta la posición del punto del laser en el objetivo. El sistema hace uso de unacámara, un puntero laser, y procesamiento digital de imágenes. Con la aplicación de trigonometría y geometría es posible estimar las distancias del objetivo hasta la cámara que esta capturando la imagen, como algoritmos de procesamiento de imagen se hace uso de la obtención de un plano, binarización de un plano, búsqueda de intensidad en la imagen. Palabras clave—Máximos, Mínimos, binarizaciónprocesamiento geométrico de imágenes, Procesamiento digital de imágenes.

de la cámara, para así poder determinar la distancia. II. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A. Modelo matemático del sistema Con un sistema de referencia mostrado en la Fig.1 se pueden encontrar los parámetros necesarios para realizar el análisis para encontrar la distancia a partir de la ubicación de un pixel laser en la imagen dela cámara. El rayo laser se proyecta sobre un objeto en el campo de visión de la cámara. El punto laser es capturado junto con el resto de la escena por la cámara. Un simple algoritmo se ejecuta sobre la imagen en busca de los pixeles más brillantes. Suponiendo que el laser es el área más brillante de la escena (con iluminación controlada), se conoce la posición de los puntos en el marco de laimagen. Se calcula la distancia al objeto en función eje y de dónde cae el punto laser en la imagen.

I. INTRODUCCIÓN

E

xisten en el mercado muchos medidores de distancia (o telémetros) en base a ultrasonido, infrarrojo y hasta con sistema láser. Todos estos dispositivos cumplen bien su función, pero en el campo de la robótica aérea, el peso del dispositivo es una cuestión primordial. Cadacomponente que se agrega a la estructura de un avión debe tener un máximo de utilidad y eficiencia. Una nave aérea robótica miniatura puede llevar apenas 100 gramos de carga útil. (Esto es válido, también, para cualquier robot móvil, aunque sea terrestre, porque en estos casos también es importante controlar el peso para evitar un gasto excesivo de energía y así darle autonomía al robot y un mayortiempo de funcionamiento sin necesidad de una recarga de sus baterías.) Dentro del sistema sensorial de que están dotados estos robots, la visión artificial juega un papel predominante para la navegación. En estos casos el problema se reduce a determinar la separación que hay entre los obstáculos y el robot. Para resolver este problema existe la fotometría [1], es la rama de la óptica que seencarga de determinar la profundidad a partir de un sistema de imágenes bidimensionales, siendo la base para el procesamiento geométrico de imágenes y visión robótica. Uno de los métodos empleados para diseñar este tipo de sistemas es con un escaneo laser de un punto en una escena a analizar. Con la proyección del laser se presenta una forma geométrica, un triangulo generado desde un punto deproyección hasta el objetivo, de esta manera la cámara registra el punto en el objetivo con los cual se genera un ángulo con respecto al foco

Fig. 1 Se puede observar en el diagrama anterior que la distancia se puede calcular: ℎ tan⁡ ������ Para resolver esta ecuación, se necesita conocer h, que es una constante fija (distancia desde el laser hasta el centro del foco de la cámara) θ= pfc*rpc+ro. Donde:pfc= Numero de pixeles desde el centro del plano focal. rpc= radianes que ocupa cada pixel. ro= desfase en radianes(compensación para alineación de error). ������ =

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Uniendo las dos ecuaciones se tiene: ������ = ℎ tan⁡ (������������������ ∗ ������������������ + ������������)

La cantidad e pixeles desde el...