Visión estéreo para aplicaciones de visión artificial 3D

¿Qué es la visión estéreo??

Al igual que con otros tipos de tecnología de imágenes 3D, el objetivo de la visión estéreo es resolver el problema de la percepción de la profundidad, el núcleo de todos los problemas 3D.

La visión estéreo es una técnica de visión artificial que puede proporcionar mediciones 3D de campo de visión completo utilizando dos o más cámaras de visión artificial. La base de la visión estéreo es similar a la percepción 3D en la visión humana y se basa en la triangulación de rayos desde múltiples puntos de vista.

Una cámara estéreo reproduce fielmente el funcionamiento de nuestros ojos para proporcionarnos una percepción de profundidad precisa y en tiempo real. Lo consigue utilizando dos sensores separados a una distancia determinada para triangular píxeles similares de ambos planos 2D.

Cada píxel de una imagen de cámara digital recoge la luz que llega a la cámara a lo largo de un rayo 3D. Si una característica en el mundo se puede identificar como una ubicación de píxel en una imagen, sabemos que esta característica se encuentra en el rayo 3D asociado con ese píxel. Si usamos múltiples cámaras, podemos obtener múltiples rayos. Encontrar dónde se cruzan estos rayos nos indica la ubicación 3D de un objeto y sus características.

Mediante la triangulación básica de píxeles e intersecciones de rayos, podemos determinar la ubicación 3D del cono de tráfico. Cuanto mayor sea la disparidad, mayor será el desfase angular del objeto y, por lo tanto, mayor la información de profundidad 3D. Esto reducirá problemas como la oclusión óptica, pero requerirá una calibración cuidadosa para tener éxito.

Visión estéreo pasiva y activa

La visión estéreo en visión artificial se considera una tecnología pasiva, ya que no requiere ninguna iluminación artificial para funcionar. Una cámara estéreo se puede simplemente enchufar, calibrar y desplegar.

Algunas aplicaciones de visión estéreo, sin embargo, se beneficiarán de una iluminación artificial o una fuente de luz estructurada para ayudar a la visibilidad; de hecho, algunas aplicaciones pueden depender de ello para funcionar. Esto se conoce como estéreo activo y tiene sus pros y sus contras al igual que el estéreo pasivo.

Ventajas y desventajas de la visión estéreo

La visión estéreo puede requerir mucha CPU si no está acelerada por hardware (FPGA, GPU, etc.). Esto se debe a algoritmos como el apareamiento semiglobal (SGM), que realiza el apareamiento estéreo utilizando 2 cámaras y la compensación de las distorsiones de la lente, que deben llevarse a cabo para que la visión estéreo funcione con precisión y consistencia a lo largo del tiempo.

Si su sistema integrado o unidad de computación industrial tiene dificultades, las cámaras de visión estéreo Bumblebee X de Teledyne reducen el estrés en la CPU de un PC, ya que la mayor parte del procesamiento se realiza utilizando una potente FPGA; más sobre esto más adelante.

Los sistemas de cámara estéreo pasiva se pueden implementar sin necesidad de láseres/LED y, en general, pueden funcionar eficazmente en la mayoría de las condiciones de luz ambiental.

Dicho esto, si el sistema funciona con poca luz o escanea escenas sin textura u objetos con superficies sin textura, la visión estéreo tiende a tener un rendimiento inferior como tecnología 3D.

Por lo tanto, es mejor aprovechar las ventajas de la visión estéreo, ya que logrará excelentes resultados cuando se implemente correctamente en entornos bien iluminados, utilizada para aplicaciones como la recolección de objetos en contenedores o los coches autónomos. Sin necesidad de láseres ni iluminación costosa, la visión estéreo pasiva puede ser mucho más asequible en comparación con las tecnologías de visión artificial 3D.

Además, debido a la falta de restricciones en el rango de movimiento del objeto objetivo, como en la tecnología de perfilado 3D, la visión estéreo puede manejar bien distancias largas y objetos en movimiento, algo en lo que otras tecnologías de imágenes 3D tienden a quedarse cortas.

Una vez calibrado, un sistema de cámara de visión estéreo puede detectar la profundidad en tiempo real, y cuando se combina con el software adecuado para mostrar la imagen 3D, los usuarios pueden beneficiarse del mapeo de profundidad de color para una mayor visibilidad.

El mapeo de color ayuda a cuantificar visualmente las distancias en pantalla.

Las cámaras estéreo son excelentes para una amplia gama de aplicaciones. Los vehículos autónomos, por ejemplo, se han beneficiado enormemente de los sistemas de visión estéreo. La combinación de esta tecnología con una red neuronal puede dar como resultado soluciones eficaces para coches autónomos y otras máquinas autónomas.

Elegir la cámara estéreo adecuada

Las cámaras estéreo 3D Bumblebee X de Teledyne ofrecen fantásticos resultados de imágenes estéreo a un precio asequible.

Trabajando a velocidades de hasta 20 fps, la Teledyne Bumblebee X ofrece mediciones 3D rápidas. Además, la Bumblebee X logra una excelente resolución de hasta 3 megapíxeles en la imagen de la cámara y la de profundidad.

Bumblebee X combina la cámara estéreo 3D y el procesamiento de imágenes en un dispositivo. Al descargar el procesamiento a una FPGA, la Bumblebee X maneja el estrés del procesamiento pesado, liberando la CPU de su sistema.

Ya sea para entornos estáticos o aplicaciones críticas y en tiempo real en entornos dinámicos, la cámara de profundidad 3D Teledyne Bumblebee X le proporciona exactamente los datos de imagen y profundidad que necesita para su aplicación de visión artificial.

Teledyne Bumblebee X

Para más información sobre lo anterior, consulte nuestro informativo libro electrónico sobre técnicas de imagen 3D. Las especificaciones de las diferentes soluciones de imagen 3D se pueden encontrar en las hojas de datos de nuestras cámaras, disponibles en nuestro sitio web para ayudarle a tomar la decisión al elegir el modelo óptimo de cámara de visión artificial 3D para su aplicación industrial.