การติดตามวัตถุเป้าหมายเชิงระนาบใน 3 มิติโดยใช้ระบบภาพสเตอริโอราคาถูก

Abstract

บทความนี้นําเสนอระบบติดตามวัตถุโดยใช้ภาพสเตอริโอด้วยอุ ปกรณ์ราคาถูก ได้แก่ กล้องเว็บแคมจำนวน 2 ตัว โดยวัตถุเป้าหมายที่สนใจ ได้แก่ ระนาบที่มีเครื่องหมายรูปวงกลมหลายอันซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน โดยการจัดวางตำแหน่งของเครื่องหมายแต่ละอันบนระนาบดังกล่าวมีรูปแบบตามที่กำหนด และได้ใช้ระเบียบวิธีการตรวจหาบล็อบในการค้นหาตําแหน่งเซนทรอยด์ของเครื่องหมายแต่ละอันหลังจากที่ผู้ใช้ได้กำหนดบริเวณที่สนใจ (Region of interest, ROI) บนภาพ จากนั้นจึงคํานวณตําแหน่งใน 3 มิติของเครื่องหมายแต่ละอันโดยใช้ระเบียบวิธี Linear triangulation และนํามาประมาณค่าตําแหน่งและทิศทางใน 3 มิติของระนาบเป้าหมายได้โดยใช้การหาผลเฉลยด้วยวิธีกําลังสองน้อยที่สุดของเมทริกซ์ที่สร้างจากกลุ่มของค่าพิกัดใน 3 มิติที่สอดคล้องกันเมื่ออ้างอิงจากเฟรมอ้างอิงโลกและเฟรมอ้างอิงของระนาบเป้าหมาย ผลการทดลองพบว่า ระบบที่พัฒนาขึ้นสามารถติดตามระนาบเป้าหมายได้อย่างถูกต้อง โดยสามารถทำงานด้วยความถี่การทำงานของระบบไม่ต่ำกว่า 25 เฮิรตซ์ระบบนี้สามารถพัฒนาต่อยอดในการนําผลลัพธ์ของระบบไปประยุกต์สำหรับงานเฉพาะทางต่างๆ ทั้งในด้านการศึกษาและในเชิงพาณิชย์ เช่น พัฒนาเป็นระบบความเป็นจริงเสมือน อุปกรณ์วัดพิกัด 3 มิติ และอุปกรณ์สำหรับการปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์

This paper presents an object tracking system by using stereo vision technique with low-cost devices that are two webcams. The target is a planar object with multiple markers that are filled circles with the same diameter. The positions of each marker on the target are predefined pattern. After user set regions of interest (ROI’s) on images, blob detection method is applied to search for centroid positions of each marker. Then, 3-D positions of each marker are calculated by using linear triangulation method. They are used for pose estimation process to obtain 3-D position and orientation of the planar target by using least-square solution of the matrix set up by the correspondence points referenced in the world reference frame and the planar target reference frame. Experimental results show that the system can track the planar target correctly with minimum system frequency of 25 Hz. The system can be further developed by using its output for specific application both in educational and commercial uses such as virtual reality, 3-D coordinate measuring device, and devices for human-computer interaction.