Görüntü işleme ile 3-boyutlu nesne tarama ve modelleme

Abstract

Gerçek dünyaya ait olan bir nesnenin yüzeyinden, üç boyutlu şekil bilgisini elde etmek amacıyla lazerle geçilmesi işlemine lazer taraması adı verilmektedir. Tıp alanında hastaların ölçülerinin alınması, fabrikalarda seri üretim bandındaki nesnelerin yüzeylerindeki hataların bulunması, hareketli robotların çevrelerindeki yüzeyleri algılaması gibi bir çok alanda, lazer taraması yöntemi kullanılmaktadır. Lazer taraması yöntemiyle farklı endüstrilerin gereksinimleri karşılamak için, farklı yüzey tarayıcı donanım ve yazılım ürünleri bulunmaktadır. Ancak, bu ürünlerden bazıları, kendi belirledikleri amaç doğrultusunda tasarlandıkları için, her türlü yüzey tarama görevini üstlenememektedirler. Örneğin, seri üretim bandındaki ürünlerin şekil hatalarını yakalaması için tasarlanmış bir üç boyutlu lazerli tarayıcı, sadece o iş için tasarlanmış olabilir ve bir hastanede hastaların ölçülerini almak için ya da bir robotun çevresini algılaması için kullanılamayabilir. Bu tez, lazer üçgenlemesi ("Laser Triangulation") yöntemiyle yüzey tarama konusunda yapılan bir çalışmayı sunmaktadır. Bu uygulamada, dikey bir lazer ışın demeti ile aydınlatılan yüzeyin görüntüleri, kamera aracılığıyla bilgisayara aktarılarak, tez çalışması sırasında yazılmış olan "YakarTarar" adlı bir yazılım tarafından işlenmektedir. Bu görüntülerin işlenmesi sonucunda, taranan yüzeyin üç boyutlu sayısal modeli bilgisayara kaydedilmektedir. YakarTarar yazılımının amacı, hem farklı endüstrilerde yüzey tarama gereksinimlerini aynı anda karşılayabilen, hem de bu iş için gereken maliyeti düşük tutan bir yazılım paketi olmaktır. The operation of passing a laser beam on the surface of a real-world object for acquiring its 3D shape data is called laser scanning. Laser scanning has usages like acquiring a patient's 3D body model for a medical operation, finding the shape errors of the objects in a production line, or a robot's discovery of its environment's 3D shape. To meet the requirements of the different industries, different laser scanner software or hardware products exist. However, some of these products are designed for their special purposes and cannot be used for other purposes. For example, a laser scanner designed to find the shape errors of objects on a production line, might be designed only for that purpose so that it can't be used to acquire the shape information of a patient in a hospital or it can't be used by robot as an environment sensor. This thesis presents a study on laser scanning using the laser triangulation method. In this application, the images of a surface marked by a vertical laser beam are recorded by a camera and processed by a software called "YakarTarar", which was developed during the studies. As a result of this processing, the 3D model of the surface is saved in the computer. The goals of YakarTarar software are to meet different requirements of different industries and to have a minimal base cost.