VisionLab kamera jako měřidlo

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Co se v praxi pokazí

Geometrie je hotová. Tahle kapitola je o tom, co ji v provozu shodí — a skoro nic z toho není v rovnicích.

Mechanika

  • Kamera se pohne. Otřes, náraz do držáku, dotažení šroubu. Kalibrace tím mlčky přestane platit a nic to nenahlásí. Držák patří tuhý a hand-eye se má občas přeměřit.
  • Zaostření se změní. Přeostřit znamená změnit ohnisko, tedy zneplatnit kalibraci. Objektiv se po kalibraci lepí nebo aretuje — a to platí i o cloně u levnějších optik.
  • Teplota. Hliníkový držák a ocelový robot se roztahují jinak; přes desítky stupňů to dělá desetiny milimetru na pózu. V dílně, která ráno topí, je to měřitelné.

Optika a osvětlení

  • Osvětlení je polovina úlohy. Rohy šachovnice se hledají z kontrastu; odlesk nebo protisvětlo je posunou o pixely a kalibrace to pojme jako pravdu.
  • Deska musí být rovná. Vytištěná a nalepená na desku, která se ohnula o půl milimetru, dá systematickou chybu, kterou žádný počet snímků neodstraní — homografie předpokládá rovinu a ta prostě není.
  • Tisk má měřítko. Tiskárna zmenší o procento a celá kalibrace je o procento vedle v měřítku. Rozteč se má změřit posuvkou, ne věřit souboru.

Snímání

  • Rolling shutter. Řádky se snímají postupně, takže pohybující se předmět je zkosený. Pro měření za pohybu je potřeba global shutter, a je to rozdíl, který se nedá dohnat softwarem.
  • Synchronizace. Póza z kamery a póza robota musí být z téhož okamžiku. Zpoždění 30 ms při 0,5 m/s je 15 mm — víc než všechno ostatní dohromady.
  • Rozmazání. Kratší expozice znamená víc světla, ne lepší algoritmus.

Pořadí, ve kterém to hledat. Když měření nesedí, nezačínej u algoritmu. Zkontroluj v tomhle pořadí: 1. je deska rovná a má správnou rozteč, 2. pohnula se kamera, 3. jsou snímky a póza robota synchronní, 4. pokryla kalibrace celý obraz a celý rozsah vzdáleností, 5. byly pohyby pro hand-eye rozmanité. Teprve pak má smysl podezřívat matematiku — ta je v téhle labce ověřená na strojovou přesnost.

Vzorce v této kapitole

— — chyba ze zpoždění
Δx = v·Δt [mm] synchronizace