Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі
The subject of the article is geometric transformations in the system «projector–screen–camera» to solve the problem of determining the correspondence between the pixels of the camera and the projector in the multimediashooting range. The aim is to develop a mathematical model and algorithmfor deter...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/60 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Institution
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-60 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-13T13:09:11Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
перетворення піксель проєктор гомографія мультимедійний тир вирівнювання зображення |
| spellingShingle |
перетворення піксель проєктор гомографія мультимедійний тир вирівнювання зображення Yaremenko, Serhii Krak, Yurii Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| topic_facet |
transform pixel projector homography multimedia shooting gallery image alignment преобразование пиксель проектор гомография мультимедийный тир выравнивание изображения перетворення піксель проєктор гомографія мультимедійний тир вирівнювання зображення |
| format |
Article |
| author |
Yaremenko, Serhii Krak, Yurii |
| author_facet |
Yaremenko, Serhii Krak, Yurii |
| author_sort |
Yaremenko, Serhii |
| title |
Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| title_short |
Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| title_full |
Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| title_fullStr |
Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| title_full_unstemmed |
Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| title_sort |
про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі |
| title_alt |
About the approach to determining on the basis of homography the correspondence between the pixels of the camera and the projector in a multimedia shooting gallery Подход к определению соответствия между пикселями камеры и проектора в мультимедийном тире |
| description |
The subject of the article is geometric transformations in the system «projector–screen–camera» to solve the problem of determining the correspondence between the pixels of the camera and the projector in the multimediashooting range. The aim is to develop a mathematical model and algorithmfor determining the correspondence between the pixels of the camera andthe projector. This is required to compare the position of the centroid of thelaser spot from the shot in the matrix of the camera and the target generatedin the matrix of the projector. Tasks: to formalize the problem of geometricdistortions in the system «projector–screen–camera»; develop a mathematical model for determining the correspondence between the pixels of thecamera and the projector; choose an effective algorithm for its solution. Themethods used are: mathematical model of image alignment based onhomography, binarization method with the choice of the threshold value bythe Otsu method; the Douglas–Packer method, which reduces the number ofpoints that approximate the curve. The following results were obtained. According to the analysis of geometric distortions in the «projector–screen–camera» system, the task of developing a model for image alignment in order to determine the correspondence between the pixels of the camera andthe projector is formulated. A mathematical model and algorithm for aligning the target image points in the camera matrix with the target image pointsin the projector matrix have been developed. An algorithm for determining the correspondence between the pixels of the camera and the projector hasbeen developed and software implemented. Mathematical dependences todetermine the correspondence between the pixels of the camera and the projector are set on the basis of the homography matrix. The matrix coefficientsare calculated from the corresponding angular points of the rectangle of theprojector matrix and its distorted trapezoidal image on the camera matrix.An algorithm for automatically determining the vertices of a trapezoid andmatching the pixels of the camera and projector has been developed. Theanalysis and experimental researches of the factors influencing accuracy ofalgorithm are carried out: accuracy of definition of vertices of a trapezoid onwhich there are coefficients of a matrix of a homography; the degree towhich the viewing area of the camera is filled with images from the projector; matching the resolution of the camera and projector. Recommendationsfor reducing their impact are given. Conclusions. The scientific novelty ofthe obtained results is as follows: we developed and experimentally investigated a mathematical model for determining the correspondence betweenthe pixels of the camera and the projector in the multimedia dash by aligning the image displayed from the projector screen in the camera, based onhomography. Previously, a 2D-based model was used to align images in themultimedia dash, which does not take into account the relative position inthe space of the projector, screen and camera. Since homography takes intoaccount only linear transformations, it is planned to further improve themodel — to take into account nonlinear distortions that occur in the lensesof the camera and projector. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/60 |
| work_keys_str_mv |
AT yaremenkoserhii abouttheapproachtodeterminingonthebasisofhomographythecorrespondencebetweenthepixelsofthecameraandtheprojectorinamultimediashootinggallery AT krakyurii abouttheapproachtodeterminingonthebasisofhomographythecorrespondencebetweenthepixelsofthecameraandtheprojectorinamultimediashootinggallery AT yaremenkoserhii podhodkopredeleniûsootvetstviâmeždupikselâmikameryiproektoravmulʹtimedijnomtire AT krakyurii podhodkopredeleniûsootvetstviâmeždupikselâmikameryiproektoravmulʹtimedijnomtire AT yaremenkoserhii propídhíddoviznačennâvídpovídnostímížpíkselâmikameriíproêktoraumulʹtimedíjnomutirí AT krakyurii propídhíddoviznačennâvídpovídnostímížpíkselâmikameriíproêktoraumulʹtimedíjnomutirí |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:34Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:34Z |
| _version_ |
1847373347695886336 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-602024-03-13T13:09:11Z About the approach to determining on the basis of homography the correspondence between the pixels of the camera and the projector in a multimedia shooting gallery Подход к определению соответствия между пикселями камеры и проектора в мультимедийном тире Про підхід до визначення відповідності між пікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі Yaremenko, Serhii Krak, Yurii transform pixel projector homography multimedia shooting gallery image alignment преобразование пиксель проектор гомография мультимедийный тир выравнивание изображения перетворення піксель проєктор гомографія мультимедійний тир вирівнювання зображення The subject of the article is geometric transformations in the system «projector–screen–camera» to solve the problem of determining the correspondence between the pixels of the camera and the projector in the multimediashooting range. The aim is to develop a mathematical model and algorithmfor determining the correspondence between the pixels of the camera andthe projector. This is required to compare the position of the centroid of thelaser spot from the shot in the matrix of the camera and the target generatedin the matrix of the projector. Tasks: to formalize the problem of geometricdistortions in the system «projector–screen–camera»; develop a mathematical model for determining the correspondence between the pixels of thecamera and the projector; choose an effective algorithm for its solution. Themethods used are: mathematical model of image alignment based onhomography, binarization method with the choice of the threshold value bythe Otsu method; the Douglas–Packer method, which reduces the number ofpoints that approximate the curve. The following results were obtained. According to the analysis of geometric distortions in the «projector–screen–camera» system, the task of developing a model for image alignment in order to determine the correspondence between the pixels of the camera andthe projector is formulated. A mathematical model and algorithm for aligning the target image points in the camera matrix with the target image pointsin the projector matrix have been developed. An algorithm for determining the correspondence between the pixels of the camera and the projector hasbeen developed and software implemented. Mathematical dependences todetermine the correspondence between the pixels of the camera and the projector are set on the basis of the homography matrix. The matrix coefficientsare calculated from the corresponding angular points of the rectangle of theprojector matrix and its distorted trapezoidal image on the camera matrix.An algorithm for automatically determining the vertices of a trapezoid andmatching the pixels of the camera and projector has been developed. Theanalysis and experimental researches of the factors influencing accuracy ofalgorithm are carried out: accuracy of definition of vertices of a trapezoid onwhich there are coefficients of a matrix of a homography; the degree towhich the viewing area of the camera is filled with images from the projector; matching the resolution of the camera and projector. Recommendationsfor reducing their impact are given. Conclusions. The scientific novelty ofthe obtained results is as follows: we developed and experimentally investigated a mathematical model for determining the correspondence betweenthe pixels of the camera and the projector in the multimedia dash by aligning the image displayed from the projector screen in the camera, based onhomography. Previously, a 2D-based model was used to align images in themultimedia dash, which does not take into account the relative position inthe space of the projector, screen and camera. Since homography takes intoaccount only linear transformations, it is planned to further improve themodel — to take into account nonlinear distortions that occur in the lensesof the camera and projector. Предметом изучения в статье являются геометрические преобразования в системе «проектор-экран-камера» для определения соответствия между пикселями камеры и проектора в мультимедийном тире. Целью является разработка математической модели и алгоритма определения соответствия между пикселями камеры и проектора. Это требуется для сопоставления положения центроидолазного пятна от выстрела в матрице камеры и мишени, генерируемой в матрице проектора. Задачи: формализовать задачу возникновения геометрических искажений в системе «проектор-экран-камера»; разработать математическую модель определения соответствия между пикселями камеры и проектора; выбрать эффективный алгоритм ее разрешения. Используемыми методами являются: математическая модель выравнивания изображения на основе гомографии, метод бинаризации с выбором значения порога методом Оцу; метод Дугласа-Пекера, который уменьшает количество аппроксимирующих кривую точек. Получены следующие результаты. Согласно анализу геометрических искажений в системе «проектор-экран-камера» сформулирована задача разработки модели для выравнивания изображения с целью определения соответствия между пикселями камеры и проектора. Разработаны математическая модель и алгоритм выравнивания точек изображения мишени в матрице камеры с точками изображения мишени в матрице проектора. Разработан и программно реализован алгоритм определения соответствия между пикселями камеры и проектора. Математические зависимости для определения соответствия между пикселями камеры и проектора установлены на основе матрицы гомографии. Коэффициенты матрицы вычисляются по соответствующим угловым точкам прямоугольника матрицы проектора и его искаженному трапецеидальному изображению на матрице камеры. Разработан алгоритм автоматического определения вершин трапеции и установления соответствия между пикселями камеры и проектора. Проведен анализ и экспериментальные исследования факторов, влияющих на точность алгоритма: - точность определения вершин трапеции, по которым находятся коэффициенты матрицы гомографии; степень заполнения области обзора камеры изображением из проектора; соответствие разрешения камеры и проектора. Даны рекомендации по уменьшению их влияния. Сделаны следующие выводы. Научная новизна полученных результатов состоит в следующем: разработана и экспериментально исследована математическая модель определения соответствия между пикселями камеры и проектора в мультимедийном тире через выравнивание изображения, отображаемого с экрана проектора в камере, на основе гомографии. До этого для выравнивания изображений в мультимедийном тире использовалась модель на основе 2D-преобразований, в которой взаимное положение в пространстве проектора, экрана и камеры не учитывается. камеры и проектора. Предметом вивчення в статті є геометричні перетворення у системі«проєктор–екран–камера» для визначення відповідності між пікселямикамери і проєктора у мультимедійному тирі. Метою є розробка математичної моделі та алгоритму визначення відповідності між пікселямикамери і проєктора. Це потрібно для співставлення положення центроїдалазерної плями від пострілу в матриці камери і мішені, що генеруєтьсяу матриці проєктора. Завдання: формалізувати задачу виникнення геометричних спотворень у системі «проєктор–екран–камера»; розробитиматематичну модель визначення відповідності між пікселями камериі проєктора; вибрати ефективний алгоритм її вирішення. Використовуваними методами є: математична модель вирівнювання зображення наоснові гомографії, метод бінаризації з вибором значення порога методом Оцу; метод Дугласа–Пекера, який зменшує кількість точок, що апроксимують криву. Отримано такі результати. Згідно аналізу геометричних спотворень у системі «проєктор–екран–камера» сформульовано задачу розробки моделі для вирівнювання зображення з метоювизначення відповідності між пікселями камери і проєктора. Розроблено математичну модель і алгоритм вирівнювання точок зображення мішені у матриці камери з точками зображення мішені у матриці проєктора. Розроблено і програмно реалізовано алгоритм визначення відповідності між пікселями камери і проєктора. Математичнізалежності для визначення відповідності між пікселями камери і проєктора встановлено на основі матриці гомографії. Коефіцієнти матриціобчислюються за відповідними кутовими точками прямокутника матриці проєктора і його спотвореного трапецеїдального зображення наматриці камери. Розроблено алгоритм автоматичного визначення вершин трапеції та встановлення відповідності між пікселями камериі проєктора. Проведено аналіз та експериментальні дослідження факторів, що впливають на точність алгоритму: точність визначення вершин трапеції, за якими знаходяться коефіцієнти матриці гомографії; ступіньзаповнення області огляду камери зображенням із проєктора; відповідність роздільної здатності камери і проєктора. Дано рекомендації щодозменшення їхнього впливу. Зроблено такі висновки. Наукова новизнаотриманих результатів полягає в наступному: розроблено і експериментально досліджено математичну модель визначення відповідності міжпікселями камери і проєктора у мультимедійному тирі через вирівнюваннязображення, що відображається з екрана проєктора у камері, на основігомографії. До цього для вирівнювання зображень у мультимедійному тирі використовувалась модель на основі 2D-перетворень, у якій взаємнеположення у просторі проєктора, екрана і камери не враховується.Оскільки у гомографії враховуються тільки лінійні перетворення, у подальшому планується удосконалити модель — врахувати нелінійніспотворення, що виникають у об’єктивах камери і проєктора. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023-07-07 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/60 10.34229/2786-6505-2022-3-8 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 67 № 3 (2022): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 101-111 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 67 № 3 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 101-111 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 67 No. 3 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 101-111 2786-6505 2786-6491 10.34229/2786-6505-2022-3 uk https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/60/125 Copyright (c) 2022 Serhii Yaremenko, Yurii Krak https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |