Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:21:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 227373.pdf: 2908272 bytes, checksum: 8b5cd85c65cdfde6672ecc1964db25e3 (MD5) / Uma imagem fornece uma representação em duas dimensões de uma cena. Durante o processo de formação desta representação, todas as informações 3D são perdidas. Contudo, tais informações podem ser recuperadas, através da visão estéreo, se duas imagens de uma mesma cena, mas de perspectivas diferentes, estão disponíveis. No entanto, isto só é possível se o sistema estiver calibrado. Por isso, a calibração de câmeras é indispensável em diversas aplicações. Neste trabalho, realiza-se uma análise crítica das diversas técnicas de calibração existentes na literatura. Além disso, novos métodos de calibração de um sistema de visão binocular são propostos. Basicamente, as técnicas propostas consistem em, inicialmente, recuperar a geometria epipolar e realizar uma calibração projetiva. Em seguida, os pontos de um gabarito de uma única dimensão são utilizados para atualizar da calibração projetiva para a euclideana. Como é utilizado um gabarito de dimensões reduzidas e de fácil confecção, os métodos de calibração propostos são bastante flexíveis e de fácil execução. Para auxiliar a tarefa de calibração, novos algoritmos de correspondência de pontos e estimação da matriz fundamental também são propostos. Em especial, o algoritmo de estimação da matriz fundamental utiliza um conjunto de correspondências virtuais que definem um plano também virtual. Evidentemente, tal plano induz uma homografia entre as imagens estéreo. O paralaxe de correspondências que não satisfazem tal homografia permite estimar um dos epipolos do sistema e, portanto, caracterizar a matriz fundamental. A principal vantagem do método proposto é obter uma boa estimação utilizando uma parametrização com apenas cinco incógnitas. Experimentos em imagens reais e sintéticas validam as técnicas propostas, mostrando como seu desempenho varia quanto a quantidade de ruído e número de correspondências existentes.

[pt] As comunicações à distância estão crescendo consideravelmente pelo uso de aplicações através da Internet e de ambientes virtuais. Interaçõoes sociais e pessoais têm recebido especial enfoque, sobretudo a videoconferência, acarretando uma grande demanda de tecnologia apropriada para esses sistemas. Resultados de pesquisas em Presença, alguns deles obtidos nesta tese, permitiram inferir os quatro pilares da proposta: 1. visualização é muito importante nas interações sociais/pessoais; 2. tecnologia simples pode promover presença social; 3. imagens de câmera são mais satisfatórias do que avatares para algumas interações sociais/pessoais; 4. estereoscopia influência presença positivamente. Sob a restrição de usar tecnologia simples e de baixo custo, a tese propõe o uso de visualização estereoscópica para webcams, em tempo real. Porque webcams são equipamentos simples com baixa resolução de imagem, a obtenção de um estéreo com qualidade torna- se um desafio. Partindo do princípio que o olho humano não se comporta da mesma forma para ver de perto e de longe, a pesquisa analisou o processamento de estéreo natural do olho humano, e com base em resultados psicofísicos e fisiológicos da visão binocular, a tese propõe um modelo para o processamento de imagens estereoscópicas a serem visualizadas em curta distância, e usa este modelo na implementação apresentada. Os resultados obtidos foram satisfatórios para a visualização de imagens estéreo com webcams, em tempo real, e principalmente, eliminaram a necessidade de reajuste de paralaxe das imagens e do reposicionamento das câmeras a cada movimentação do observador, dando assim mais liberdade de visualização ao observador. / [en] The improvement of communication among remotely located people constitutes a very comprehensive prominent subject nowadays. Among applications to attain this goal, some aim to support social and personal interactions to meet partners, friends and family in distance. Presence research results, some obtained as part of this thesis, allowed to infer the four pillars of the proposal: 1. visualization is very important in social/personal interactions, mainly when people have close social/personal relationship; 2. simple technology can afford social presence; 3. camera images are more satisfactory than avatars during some social/personal interactions; 4. stereoscopy influences presence positively. Under the constraint of using simple technology without adding any special hardware to a PC system, the thesis proposes the use of stereoscopy through webcams, in real- time, as one solution to add 3D features to camera images. Since webcams are simple equipments with low resolution, to obtain stereo images in good quality is a challenge. Considering the fact that human eyes treat short and long distance in a different way, this research analysed the natural stereo processing of human eye, and based on psychophysical and physiological features of binocular vision, the thesis proposes a model to process stereoscopic images to be visualized in short distance, and implemented it as a proof of concept. The obtained results are satisfactory for stereoscopic images visualization through webcams, in real-time, and mainly, eliminated the need of adjusting images parallax and cameras position for each viewer´s movement, allowing more freedom to the viewer.