Monocular 3D Reconstruction of Sail Flying Shape Using Passive Markers
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Publicações do PESC
Este trabalho apresenta um método para recuperar a forma 3D de uma vela usando marcadores passivos. No domínio da navegação e engenharia naval, obter a forma da vela pode ser extremamente valioso para confirmar ou refutar o resultado de simulações, e contribuir no projeto de novas velas otimizadas. O sistema de aquisição proposto é muito simples e de baixo custo, sendo necessário somente fixar uma série de marcadores na superfície da vela e registrar, de um barco auxiliar, a forma da vela durante condições reais de velejamento utilizando uma única câmera. A forma média da vela é reconstruída durante um intervalo de tempo de poucos segundos no qual o velejador mantém a vela o mais estável possível, ou seja, a vela está inflada e sua forma praticamente não muda. Essa média é melhorada por um algoritmo de Bundle Adjustment (BA). A reconstrução é esparsa, uma vez que poucos pontos na superfície da vela são suficientes para que os engenheiros navais estimem a sua forma. O método proposto foi testado no cenário real de navegação e apresentou resultados promissores. Quantitativamente, verifica-se a precisão com relação a área dos marcadores reconstruídos e os pontos reprojetados. Qualitativamente, apresenta-se o feedback dos especialistas do domínio que avaliaram os resultados e confirmaram a utilidade e qualidade da forma reconstruída.
We present a method to recover the 3D ying shape of a sail using passive markers. In the navigation and naval architecture domain, retrieving the sail shape may be of immense value to confirm or contest simulation results, and to aid the design of new optimal sails. Our acquisition setup is very simple and low cost, as it is only necessary to fix a series of printable markers on the sail and register the fliying shape in real sailing conditions from a side vessel with a single camera. We reconstruct the average sail shape during a interval of a few seconds, where the sailor maintains the sail as stable as possible, i.e, the sail is inflated and its shape practically does not change over time. The average is further improved by a Bundle Adjustment (BA) algorithm. Our reconstruction is sparse since only a few points on sail surface are enough for the naval architects to estimate its shape. We tested our method in a real sailing scenario and present promising results. Quantitatively, we show the precision in regards to the reconstructed markers area and the reprojected points. Qualitatively, we present feedback from domain experts who evaluated our results, and confirmed the usefulness and quality of the reconstructed shape.