Implementación en Android de un algoritmo que calcula la pose de la cámara respecto de un objeto

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo principal la implementación de una aplicación para dispositivos Android. Esta aplicación, permite calcular en tiempo real, la pose de la cámara respecto a un objeto. La posición y la orientación (rotación y traslación) es lo que se entiende por pose.

A lo largo del documento se explican las técnicas y algoritmos usados para calcular la pose en 3D de la cámara.

Para calcular la pose de la cámara en tiempo real, se tiene que entender cómo se proyecta un objeto físico en una imagen. Por esta razón, se estudiarán los conceptos de la proyección en perspectiva y el modelo pinhole de una cámara, que define la relación entre las coordenadas 3D y su correspondiente proyección 2D.

La idea general del algoritmo, consiste en encontrar la relación entre las coordenadas del objeto en el mundo real, con las coordenadas del objeto en el plano de la imagen. Esta relación geométrica, llamada matriz de proyección, es muy importante en el mundo de la visión por computador y tiene en cuenta los parámetros internos y externos de la cámara (modelo pinhole). La aplicación desarrollada, se podría utilizar para realizar importantes aplicaciones de realidad aumentada.

Algunos algoritmos que se utilizan para encontrar la relación comentada son: el algoritmo de Möller-Trumbore, Ransac, EPnP y UPnP. Estos algoritmos se explicarán detenidamente durante el proyecto, así como otros.

Para llevar a cabo el proyecto, se han utilizado dos lenguajes de programación, Java y C++, con el propósito de combinar las ventajas de cada uno. Se han implementado en la plataforma Linux utilizando el entorno de desarrollo llamado Eclipse.

La implementación se ha logrado con ayuda de las bibliotecas de OpenCV. Bibliotecas de uso libre de visión por computador que permiten crear aplicaciones en el mundo de la visión digital.