Reconstrucción tridimensional de ductos a partir de análisis de imágenes

Abstract

RESUMEN: El presente trabajo propone un sistema de posicionamiento con gran utilidad en diferentes tipos de aplicaciones industriales, como la industria metal mecánica, la industria aeronáutica, la militar y la medicina, que requieren constantemente de la medición de dimensiones internas de la pieza bajo inspección. En esta tesis se plantea la idea de desarrollar un sistema de posicionamiento del interior de objetos que está conformado por un sistema de visión, un sensor magnético y un odómetro, la posición del sistema está dada por los datos provenientes de los sensores que recopilan la información de forma independiente. Se presenta una solución al problema de la estimación de la posición utilizando métodos probabilísticos, se modelan los datos de los sensores mediante distribuciones de probabilidad, para combinar la información de los diferentes sensores y disminuir los errores de posicionamiento se implementan técnicas de fusión de datos, posteriormente se procesan los datos y se realiza una estimación de la posición del sistema mediante diferentes técnicas como el Filtro de Kalman (FK) y el Filtro de Partículas (FP) en la que la posición debe ser lo más acertada y con la menor incertidumbre posible. Nuestros esfuerzos van dirigidos en obtener la posición del sistema de medición en la que pueda tomar una decisión de localización de la cámara y obtener una mejora en la precisión de la posición del sistema. El trabajo es parte de un proyecto anterior, a partir de un sistema de medición desarrollado en el laboratorio de análisis de imágenes de CICATA Querétaro, por [1] su diseño es la base de nuestro sistema, y consiste en una proyección de luz adaptada a un fibroscopio para implementar algoritmos para estimar la posición del sistema con una incertidumbre caracterizada. El trabajo se ha desarrollado en diferentes etapas. En la primera etapa de nuestro trabajo se construye el diseño del sistema de medición con la integración de sensores de desplazamiento lineales, se realiza una descripción de los sensores y se explican los pasos para la adquisición de los datos para cada sensor. Modelamos el sistema matemáticamente con la finalidad de obtener información del movimiento del sistema en cada posición. Posteriormente mientras el sistema se va desplazando y capturando imágenes en una posición específica, obtenemos una imagen correspondiente a las dimensiones métricas (mm) de la posición que se mide y con los datos de desplazamiento obtenidos de los sensores, encontrar la posición en la imagen y recuperar el desplazamiento del sistema. La ´última etapa del trabajo consiste en la realización de algoritmos de estimación del posicionamiento del sistema con la finalidad de disminuir el error entre el desplazamiento medido con un sistema de referencia en un punto determinado y el desplazamiento medido por nuestro sistema en ese mismo punto. ABSTRACT: We introduce an Active Light Positioning System for internal 3D scanning of industrial pieces that has great use in different types of industries like metal-mechanic, aeronautics, military and medicine, which constantly require internal measurement of pieces under inspection. This thesis proposes the use of a measurement system capable of reading the position of the active light to determine the depth in the interior of objects. The system is formed by a vision system, a magnetic sensor and an odometer, the measurement position of the system is given data coming from several sensor which collect the information in a independent way. A solution to the problem of position estimation is presented using probabilistic methods. First we determined the sensor model with probability distributions, in order to combine the information of different sensors and minimize positioning errors, sensor data fusión techniques are implemented, data are processed and a position estimation are calculated with different techniques such as Kalman filter and Particle filter, getting a optimal estimation with fewer uncertainty. Our efforts are aimed to obtain a position of a measurement system in which you can take a decision on where the camera is located and obtain an improvement in the accuracy of the position of the system. The work is part of a previous project, from a measurement system developed in the laboratory of analysis of images of CICATA Queretaro, by [1] his system design is the base of our system, and consists on a light Projection adapted to a fibroscope to implement algorithms to estimate the system position with a characterized uncertainty. The project is developed in different stages: In the first stage of our work the design of the measurement system is built with the integration of linear displacement sensors, a description of the sensors is made and the steps for the acquisition of the data for each sensor are explained. We can model the system mathematically obtaining position information of the system. While the system is moving and capturing images in a specific position, we obtain an image corresponding to the geometric dimensions (mm) of the position and with data obtained from sensors, we can find the position of the system. Finally, we will work on implement algorithms to estimate the position of the system in order to minimize the error between the displacement measured with a reference system at a certain point and the displacement measured by our system at the same point.