Calibración de una cámara controlable en zoom y con movimiento pan-tilt

Resumen

En esta tesis se ha determinado el modelo óptico de una cámara equipada con un objetivo de zoom con el deseo de mejorar el modelo de formación de las imágenes para dicho objetivo, partiendo del modelo "pin-hole" tradicional. Todo ello ha sido acompañado de un extenso estudio fotogramétrico para diferentes lentes con zoom atendiendo a las características físicas extraídas de sus especificaciones y datos técnicos. La influencia sobre los diferentes parámetros de calibración ha sido analizada sintéticamente teniendo en cuenta cierto ruido en sus características ópticas y mecánicas. Estos parámetros de calibración de una cámara son: la posición del punto principal de la imagen, alineación del eje óptico, cálculo de la distancia focal, aparición de distorsiones, etc. Como resultado de dicha simulación del comportamiento de objetivos con zoom se han extraído conclusiones útiles para validar y analizar la elección final del algoritmo de calibración de un modelo para un objetivo con zoom. Se ha propuesto un nuevo modelo de zoom basado en las características geométricas del conjunto completo, sensor y lente con zoom. Se han añadido restricciones euclidianas al proceso de calibración de una cámara con distancia focal variable. Se ha probado la eficacia del método propuesto en la calibración de distintas cámaras con zoom, aplicando el nuevo modelo propuesto. Los resultados obtenidos con dicho modelo han sido analizados y comparados con otros métodos tradicionales de calibración. El sistema de visión se ha complementado con un sistema de movimiento pan-tilt. Para su utilización se ha obtenido el modelo geométrico de la torreta "pan-tilt". Se ha diseñado un proceso de calibración del sistema completo compuesto por la torreta "pan/tilt" unida a la cámara con zoom. La optimización de los parámetros del sistema se ha conseguido mediante realimentación visual externa utilizando una cámara fija adicional.