Image Formation in a Stereo Vision Setup in Hindi & English | रोबोटिक्स में डायनेमिक विश्लेषण और बल


Image Formation in a Stereo Vision Setup in Hindi & English | रोबोटिक्स में डायनेमिक विश्लेषण और बल

परिचय

Stereo vision (द्विनेत्रीविज़न) का मुख्य उद्देश्य दो या अधिक कैमरों से ली गई छवियों के आधार पर दृश्य की त्रि-आयामी (3D) संरचना का पुनर्निर्माण करना है। Stereo setup image formation के सिद्धांतों और कैमरा मॉडलिंग—Intrinsic/Extrinsic—पर निर्भर करता है।

स्टेरियो सिस्टम का बेसिक कॉन्सेप्ट

दो कैमरे (Left और Right) अलग-अलग viewpoints से scene को capture करते हैं। प्रत्येक 3D पॉइंट के संबंध में दोनों इमेज में उसके projections अलग-अलग locations पर होंगे—यही disparity है, और इसी से depth निकाली जाती है।

कनफ़िगरेशन और बेसलाइन

  • Baseline (B): दो कैमरों के optical centers के बीच की दूरी।
  • Epipolar Geometry: किसी भी 3D पॉइंट के projection के लिए एक epipolar line तथा corresponding constraint मौजूद रहता है।
  • Rectification: कैमरा views को एक दूसरे के अनुरूप (row-aligned) करना ताकि correspondence खोजना आसान हो।

Image Formation मॉडल (Stereo)

प्रत्येक कैमरा की projection P = K [R | T] द्वारा व्यक्त की जाती है। यदि X_w कोई 3D पॉइंट है, तो उसकी दो projections u_L और u_R निम्नानुसार मिलती हैं:

s_L [u_L 1]^T = K_L [R_L | T_L] [X_w 1]^T
s_R [u_R 1]^T = K_R [R_R | T_R] [X_w 1]^T

डिस्पैरिटी एवं गहराई (Depth from Disparity)

Simple pinhole stereo में गहराई z ≈ f B / d से प्राप्त होती है, जहाँ f focal length, B baseline और d disparity है।

Epipolar Constraint और fundamental matrix

Fundamental matrix F दोनों इमेज के बीच epipolar geometry को कैप्चर करती है। Corresponding points satisfy:

u_R^T F u_L = 0

स्टेरियो में कैलिब्रेशन की आवश्यकता

Stereo accurate depth के लिए दोनों कैमरों का joint calibration आवश्यक है—individual intrinsics और relative extrinsics।

मॅचिंग और कॉरेस्पॉन्डेंस

  • Feature-based matching (SIFT, SURF, ORB)
  • Block-matching / dense correspondence
  • Cost volume और optimization (semi-global matching, global energy minimization)

आवेदन

  • Autonomous vehicles — depth sensing
  • Robotic grasping — 3D object localization
  • Photogrammetry — terrain modeling
  • Medical stereoscopic imaging

सीमाएँ

  • Low-texture regions में matching कठिन
  • Strong illumination changes—matching fail कर सकता है
  • Occlusion handling आवश्यक
  • High computational cost for dense stereo

निष्कर्ष

Stereo vision image formation का सटीक समझ system को robust depth estimation और reliable 3D reconstruction देने के लिए अनिवार्य है। सही calibration, rectification और efficient correspondence algorithms से ही stereo systems वास्तविक दुनिया में उपयोगी बनते हैं।

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