Estimación de Escala Absoluta para Structure from Motion en Endoscopio con Fuente de Luz Cercana.

Fernandes Araujo, Anyiel
Martínez Montiel, José María (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2022
Informática e Ingeniería de Sistemas department, Ingeniería de Sistemas y Automática area

Graduado en Ingeniería Informática

Abstract: Actualmente es posible reconstruir la geometría de un escenario observado por una cámara monocular a partir de varias imágenes tomadas en distintas posiciones. No obstante, la escala de la escena no es observable y es necesario emplear información adicional a la geometría para recuperar el tamaño real de la escena. Se considera el caso de una cámara monocular móvil que incorpora varias fuentes de luz, cuya posición relativa a la cámara es fija, conocida y denominada base (b). En esta situación, es posible recuperar la escala y el albedo de la escena a partir de una reconstrucción geométrica no escalada. Además, el escenario propuesto se asemeja a un entorno de endoscopia, en el que varias fuentes de luz iluminan una escena cuya iluminación es completamente artificial. Este trabajo se desarrolla dentro del proyecto europeo EndoMapper, que busca realizar una reconstrucción 3D del interior del cuerpo humano a partir de secuencias de endoscopia, donde el tamaño real de la reconstrucción es ciertamente importante. Se expone en este documento una metodología de estimación de escala y albedo a partir de una reconstrucción geométrica hasta un factor de escala. El método se basa en un modelo fotométrico simple con cámara fotométricamente calibrada y fuentes de luz puntuales uniformes, en el que la escala se estima mediante una optimización no lineal por mínimos cuadrados. La precisión de este método, así como su comportamiento, se analizan mediante una simulación que reproduce un escenario de colonoscopia real. Se muestra en simulación que el método requiere de 2 imágenes en escala de grises con 100 puntos emparejados y una estimación de la potencia de las fuentes de luz entre 0.01 y 100 veces su valor real. Si la escena está bien condicionada, esto es, su profundidad es menor que 3b y la traslación entre las imágenes es similar a la profundidad, es posible estimar la escala absoluta con un error entre el 2% y el 4%. Por otro lado, el albedo se puede estimar hasta un factor de escala, con menos de un 4% de error siempre que traslación y profundidad sean mayores que 2b. Todo ello incluso en el caso de desconocer los valores de exposición de la cámara debido a la acción del AGC (control automático de ganancia). En caso de conocerse dichos valores, se evidencia que el error puede reducirse al 1% tanto en escala como en albedo.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado