BRPI0802865A2 - processo de geração de arquivos de imagens com método automatizado de correção de distorções óticas - Google Patents

Abstract

PROCESSO DE GERAçãO DE ARQUIVOS DE IMAGENS COM MéTODO AUTOMATIZADO DE CORREçãO DE DISTORçõES óTICAS. A presente invenção refere-se a um processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar a ortogonalização da perspectiva e remoção das distorções óticas que surgem na imagem digital, tornando possível detectar-se as características originais de forma e de dimensões de objetos planos dispostos sobre um gabarito, para posterior utilização em softwares CAD. O processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar correção de distorções áticas, proposto pela invenção possui especial aplicação na indústria têxtil para automatização da produção de moldes de corte de peças de roupas, embora possa ser aplicado em qualquer outra atividade económica na qual o método se mostre adequado. Para que a correção da imagem do objeto plano seja possível, a imagem digital é capturada juntamente com um gabarito de correção. Posteriormente, a imagem é então analisada e processada pelo método da invenção, gerando dois resultados cruciais que permitem a precisa detecção do objeto plano: - parâmetros sobre o escalonamento da imagem, para obter as reais dimensões dos objetos; - uma nova imagem digital, que representa a imagem obtida como se o dispositivo estivesse posicionado ortogonalmente aos objetos focados, assim como livre de distorções áticas que modificam a forma destes objetos. A partir dos resultados acima, fazendo uso de técnicas de reconhecimento de padrões en imagens digitais extrai-se as informações dos objetos planos fotografados: forma e dimensões reais. O processo com o método de correção automatizado foi concebido objetivando sua autonomia e alta produtividade, dispensando a mão de obra humana especializada, antes necessária na operação do antigo dispositivo utilizado na operação - a mesa digitalizadora.

Description

"PROCESSO DE GERAÇÃO DE ARQUIVOS DE IMAGENS COM MÉTODO AUTOMATIZADO DE CORREÇÃO DE DISTORÇÕES ÓTICAS"

A presente invenção refere-se a um processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar a ortogonalização da perspectiva e remoção das distorções óticas que surgem na imagem digital, tornando possível detectar-se as características originais de forma e de dimensões de objetos planos dispostos sobre um gabarito, para posterior utilização em softwares CAD.

O processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar correção de distorções óticas, proposto pela invenção possui especial aplicação na indústria têxtil para automatização da produção de moldes de corte de peças de roupas, embora possa ser aplicado em qualquer outra atividade econômica na qual o método se mostre adequado.

Para que a correção da imagem do objeto plano seja possível, a imagem digital é capturada juntamente com um gabarito de correção. Posteriormente, a imagem é então analisada e processada pelo método da invenção, gerando dois resultados cruciais que permitem a precisa detecção do objeto plano:

- parâmetros sobre o escalonamento da imagem, para obter as reais dimensões dos objetos;

- uma nova imagem digital, que representa a imagem obtida como se o dispositivo estivesse posicionado ortogonalmente aos objetos focados, assim como livre de distorções óticas que modificam a forma destes objetos.

A partir dos resultados acima, fazendo uso de técnicas de reconhecimento de padrões em imagens digitais extrai-se as informações dos objetos planos fotografados: forma e dimensões reais.

O processo com o método de correção automatizado foi concebido objetivando sua autonomia e alta produtividade, dispensando a mão de obra humana especializada, antes necessária na operação do antigo dispositivo utilizado na operação - a mesa digitalizadora.

ESTADO DA TÉCNICA

São conhecidos alguns métodos para correção de distorção de imagens digitalizadas, porém os mesmos não podem ser considerados como métodos automatizados, pois sempre dependem, em algum momento, da intervenção humana. As principais características e limitações desses métodos conhecidos passam a ser abaixo descritas detalhadamente:

PATENTE EP 0 324 561 A2

Trata de um método para a correção de distorções óticas utilizando um "grid" sob o objeto. A câmara fotográfica está um uma posição fixa, portanto, não lida com mudança de perspectiva, pois o dispositivo está sempre ortogonal ao objeto. A metodologia apresenta problemas de precisão devido a restrições tecnológicas da época (1989), como por exemplo a capacidade de processamento dos computadores digitais, levando a uma extrema simplificação da técnica visando torná-la viável. Isto ocasiona problemas de baixa precisão quando da detecção dos objetos.

As diferenças do método do estado da técnica frente ao da invenção são as seguintes:

- não especifica detalhadamente os passos da calibração inicial para remoção de distorções óticas utilizando o "grid" adicionado a base sob o objeto, nem quanto a forma de detecção do "grid", não podendo ser considerado como automático, pois necessita do auxílio do usuário para essas funções;

- a câmara é colocada em posição fixa, adaptada a um tipo de braço mecânico que a mantém em posição ortogonal a imagem, não permitindo movimentação para fotografar em perspectiva, o que compromete a praticidade e operacionalidade do método;

- o grid serve apenas para fazer a calibração inicial do dispositivo de aquisição da imagem, não havendo qualquer processamento para planificação de imagem;

- a exigência de um equipamento para fixação da câmara, assim como uma base com iluminação própria e constante, na posição horizontal, torna o método menos prático e versátil, determinando que seu equipamento ocupe uma grande área útil no chão de fábrica, bem como complicações logísticas e, finalmente, tornando-se mais custoso.

PATENTE DE 4.331.188 A1

Trata de um método que emprega um dispositivo de leitura do tipo "scanner" para fazer leitura da imagem. A leitura é simultânea do objeto e do gabarito, sendo que o gabarito é composto por vários círculos concêntricos. O processo compreende os seguintes passos:

- o primeiro passo é localizar os dados vetoriais dos círculos concêntricos gabarito de correção), descartando os demais dados vetoriais do(s) objeto(s) sendo digitalizado(s);

- o segundo passo é segmentar toda a imagem em várias regiões (triângulos);

- o terceiro passo é aplicar uma transformação de coordenadas a cada uma das regiões triangulares, mapeando assim cada uma das coordenadas de pontos insertos dentro do triângulo para uma nova coordenada;

- se todas as transformadas estiverem corretas, todos os pontos da imagem são mapeados para uma nova imagem, e esta, supostamente, corrigida de distor- ções mecânicas, óticas, por erro de processamento de sinais elétricos, etc.

As diferenças do método do estado da técnica frente ao da invenção são as seguintes:

- utiliza um dispositivo de leitura do tipo "scanner" para fazer leitura da imagem, de alto custo e que ocupa uma grande área útil no chão de fábrica, onde cada m2 é precioso;

- o gabarito é composto por grupos de círculos concêntricos;

- trabalha na detecção do gabarito utilizando dados vetorializados da imagem;

- cada um dos grupos de círculos concêntricos do gabarito devem ser reconhecidos, caso contrário, fica impossibilitada a correção da imagem;

- a identificação do gabarito é mais complexa e bastante ineficaz, pois utiliza dados vetoriais e necessita o reconhecimento de todos os grupos de círculos concêntricos, podendo ocasionar re-trabalho até que se consiga uma imagem adequada para detecção;

- é baseado na correção de cada uma das regiões triangulares, onde haverão tantas diferentes transformações quantos forem o número de triângulos;

- é mais suscetível a erros, pois exige que cada uma das transformações aplicadas a cada um das regiões triangulares, independentes entre si, esteja correta para que o resultado não sofra com distorções;

- há dificuldade na utilização do "scanner" para correção simultânea da vários objetos, o que influi diretamente no tempo total de digitalização; - todas as distorções da imagem (ótica, mecânica, etc.) são corrigidas num único passo, representado pela transformação, a qual a região triangular é submetida.

PATENTE JP 2002366947 A

Trata de um método que utiliza um gabarito tipo "grid", posicionado na frente do objeto a ser detectado. Através do "mouse", o usuário deve apontar no software os 4 pontos extremos do "grid", o número de quadrados (vertical e horizontal), assim como as suas dimensões (espaçamento entre as linhas do grid). O sistema traça automaticamente todas as linhas que compõe o "grid", o usuário deve então clicar em cada vértice do "grid", e o sistema substitui as linhas por curvas que representem o "grid" distorcido por conseqüência do uso de lentes óticas. Não há, portanto, detecção de características da imagem de maneira automatizada, o usuário aponta estas características para que o sistema se calibre ao final do processo, levando a uma demasiada interferência humana no sistema, tornando-o mais suscetível a erros passivos, além de necessitar maior esforço por parte do operador. Não há calibração específica para o dispositivo que fará o registro da imagem (câmara) objetivando a análise e cálculo das características intrínsecas do dispositivo que originam as distorções óticas. O apontamento dos vértices é feito manualmente, e ao final, o sistema calcula as distorções baseado nas informações fornecidas pelo usuário, corrigindo a imagem. Como o "grid" passa por cima do objeto, o sistema ainda precisa fazer alguma reconstituição das bordas do objeto para que este possa ser extraído adequadamente.

As diferenças do método do estado da técnica frente ao da invenção são as seguintes:

- é um método não automatizado, necessitando que o usuário informe ao sistema a correta localização dos vértices do "grid"; o método não é capaz de encontrar estas características automaticamente, evidenciando sua menor inteligência artificial;

- as distorções são corrigidas através de um conjunto de curvas que representam as linhas do "grid", as quais são formadas com auxílio do usuário, que aponta os vértices do "grid", o que demanda maior esforço operacional ao qual o operador é subjugado, ficando também o sistema mais suscetível a falhas humanas;

- a distorção perspectiva é corrigida apontando-se para os quatro cantos do "grid", ao passo que as distorções óticas são corrigidas ao final do processo de montagem das curvas sobre as linhas do "grid" na imagem;

- o "grid" de calibração se sobrepõe ao objeto, necessitando que este último seja reconstruído ao final do processo.

PATENTE JP 2004288148 A

Trata de um método que utiliza um gabarito tipo "grid" posicionado atrás do objeto a ser detectado. A calibração do dispositivo (câmara) para remoção de distorções óticas emprega uma metodologia que compreende: obtenção de uma imagem apenas do "grid" sem nenhum objeto a ser fotografado; gravação dos parâmetros da câmara que foram detectados pelo método e, após esta primeira foto, é obtida outra fotografia com a presença do objeto e assim, utilizando as informações sobre os parâmetros previamente adquiridos, é feita a correção da segunda imagem adquirida pelo dispositivo, removendo as distorções óticas. Através do "mouse", devem ser apontados no software quatro ou mais pontos do "grid", para que possa ser feita a correção perspectiva da imagem e com isto, finalmente, tem-se o resultado final.

As diferenças do método do estado da técnica frente ao da invenção são as seguintes:

- é um método não automatizado, pois necessita intervenção do usuário, informando ao sistema a correta localização de pelo menos quatro vértices do "grid"; o método não é capaz de encontrar tais vértices automaticamente, evidenciando sua menor inteligência artificial;

- para a realização da calibração do dispositivo de captura de imagem para remoção das distorções óticas são necessárias no mínimo duas imagens; uma primeira fotografia somente do gabarito de calibração, a qual é empregada para o cálculo dos parâmetros internos da câmara, e uma segunda fotografia com o objeto e o "grid", para que seja corrija a segunda imagem e o objeto possa ser extraído em medidas reais; a obrigatoriedade citada acima é bastante indesejada, pois as câmaras digitais de menor valor e mais difundidas por disponibilizarem boa qualidade de imagem e custo baixo fazem diversos ajustes automáticos mesmo quando configuradas manualmente, o que inviabiliza seu uso, sob pena de após da correção da imagem, os objetos ainda contarem com alguma distorção ótica.

BR PI 0405039-8

Esse pedido de patente foi requerido pelo mesmo depositante sob título "Sistema de Correção de Imagem Digital Através de Gabarito" e trata de "um sistema, aplicado na digitalização de moldes, que corrige erros dimensionais da imagem captada por máquina fotográfica digital, através da captação simultânea da imagem de um gabarito referencial." O método de correção da imagem digitalizada do molde sobre o gabarito cita os seguintes passos:

1. localização de pontos de inflexão (escanteios) ao longo de toda a imagem;

1.1 detecção dos pontos de inflexão;

1.2 refinamento da posição dos pontos de inflexão;

1.3 agrupamento ou clusterização dos pontos de inflexão encontrados;

2. cálculo de uma matriz de homografia;

3. remoção dos pixels que não pertencem ao padrão;

4. cálculo de uma nova matriz de homografia e correção da perspectiva;

5. correção da distorção das lentes.

Entretanto, o método está descrito de forma insuficiente, sem um detalhamento mínimo necessário, não permitindo, mesmo a um técnico no assunto, a sua reprodução.

SOLUÇÃO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção é um processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar a correção das distorções óticas e que não necessita qualquer auxílio do operador. Isto significa dizer que, a partir da aquisição da imagem digital pelo dispositivo capturador e sua inserção no computador, a simples execução do método garante um resultado positivo (imagem corrigida de distorções óticas e perspectiva), ou totalmente inválido (não é possível corrigir a imagem), sem qualquer interferência do operador.

O processo da invenção resulta nas seguintes vantagens sobre todos aqueles integrantes do estado da técnica:

- inexistência de intervenção humana;

- menor tempo total de execução, pois está atrelado única e diretamente a performance do computador digital que é utilizado pelo método;

- passividade nula a ocorrência de erros pelo operador, visto que o sistema não necessita sua interferência, qualquer que seja;

- alta produtividade, velocidade, total automatização, confiabilidade e precisão dos resultados.

A figura 1 ilustra um quadro (1) em cujas bordas está posicionado um gabarito (2), que também delimita a sua área útil. O gabarito (2) compreende alinhamentos ortogonais (3) de semicírculos (4) alternados e interligados pelos seus vértices (5). O quadro (1) pode possuir diferentes formatos de gabaritos (tamanho e quantidade de semicírculos) para suprir as necessidades de clientes especiais. O gabarito (2) com esta distribuição resulta em maior praticidade, pois não exige do operador cuidados especiais em não esconder vértices (5) espalhados por toda a área útil durante a fixação dos objetos e, portanto, o número e posicionamento dos objetos não influi na execução do método. Entende-se por objeto os moldes para corte de peças de roupas ou qualquer outra figura plana.

O operador do dispositivo capturador de imagem, preferencialmente uma câmara fotográfica digital, tem livre movimentação diante do quadro (1) no qual os objetos estão afixados, podendo escolher o ângulo de captura que melhor lhe agrade ou, meramente, se posicionar frontalmente, mas sem se preocupar em colocar-se numa posição precisamente ortogonal ao plano dos objetos. Isto comprova a eficácia do método da invenção em corrigir a perspectiva da imagem, ortogonalizando-a, de maneira totalmente automatizada e livre de auxílio humano, característica não alcançada pelos métodos de correção de imagem do estado da técnica.

Por não necessitar e também não prover nenhum tipo de equipamento para fixação do dispositivo capturador, tem-se menor custo de aquisição do que aqueles propostos em posição fixa. Porém, indiferente ao fato de contar com a flexibilidade da livre movimentação, o usuário pode também optar pela fixação do dispositivo caso lhe seja conveniente, estejam os objetos colocados em posição horizontal ou vertical.

Preferencialmente, o quadro (1) pode ser magnético, sendo os objetos a serem capturados afixados com ímãs e estando o quadro na posição vertical, em cujas bordas está impresso o gabarito (2). Isto, somado a livre movimentação do operador diante do quadro, confere uma importante característica: a de minimizar a área útil necessária para sua utilização, pois não é necessário mais do que uma simples parede onde o quadro é fixado. É também importante ressaltar, que o grande número de objetos que podem ser afixados ao quadro (1) delimitado pelo gabarito (2) não influem no resultado final da execução do método e, com isto, o método agrega também alta produtividade. O método permite que toda a área útil do quadro (1) seja ocupada por diversos objetos, o que não é possibilitado pelos métodos integrantes do estado da técnica, que são limitados a apenas uma imagem capturada.

DESCRIÇÃO GERAL DO PROCESSO DA INVENÇÃO

O objeto da presente invenção é um processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar a correção das distorções óticas advindas da captura da imagem: perspectiva oblíqua ao plano dos objetos em foco e as distorções radiais produzidas pelo sistema de lentes. Para a resolução de ambos os problemas, o processo emprega um gabarito de correção da imagem adquirida e segue as etapas abaixo.

Captura da imagem

O operador captura da imagem fixando os objetos no interior do quadro com borda gabaritada e gerando uma imagem digital dos objetos e do gabarito através de um dispositivo de captura, por exemplo uma câmara fotográfica digital.

Inserção da Imagem

Inserção do arquivo digitalizado da imagem do objeto com distorções óticas no computador.

Localização do Gabarito

Compreende a procura dos vértices (5) dos semicírculos (4) que compõem o gabarito (2). Ao encontrar uma porcentagem deles e, portanto, não é necessária que a sua totalidade seja reconhecida, o método está de posse de todos os dados necessários para dar início a regularização da imagem.

Classificação dos Vértices do Gabarito

Os quatro vértices (6) dos lados do retângulo formado pelo gabarito (2) são classificados em quatro grupos, correspondendo cada grupo a um lado do retângulo.

Colinearizar os Vértices de Cada Lado do Gabarito

O método interage no sentido de colinearizar os vértices (6) de cada lado do gabarito (2) e, com isto, remove a distorção ótica (radial) da imagem capturada. Nesta etapa, o método está de posse de uma imagem sem distorção ótica.

Opcionalmente, o gabarito (2) pode empregar outras formas geométricas alinhadas ao invés de semicírculos (figura 1), por exemplo, triângulos (figura 2) ou retângulos (figura 3), desde que os seus vértices em um mesmo lado do retângulo que forma o gabarito estiverem em colinearidade, necessitando pequena adaptação do método para sua execução, e não constituindo diferente resultado do proposto pela presente invenção.

Ortogonalização da Imagem

De posse de uma imagem sem distorção ótica resta apenas a ortogonalização da imagem. Uma vez conhecidos os quatro lados (3) que compõe o retângulo formado pelo gabarito (2), conhece-se também os quatro vértices (6) deste retângulo pela interseção dos seus lados e, através da geometria projetiva, fazendo uso de uma matriz homográfica, sabe-se que é possível navegar da projeção perspectiva oblíqua para a ortogonalizada, e vice-versa.

DESCRIÇÃO DETALHADA DO PROCESSO

O processo de geração de arquivos digitais a partir um dispositivo de captura de imagem, que inclui um método automático para efetuar a correção das distorções óticas advindas da captura da imagem, objeto da presente invenção, passa a ser descrito detalhadamente, com base nas seguintes figuras em anexo, abaixo listadas:

Figura 1 - vista frontal do gabarito empregado no método de correção;

Figura 2 - vista frontal de uma opção do gabarito;

Figura 3 - vista frontal de outra opção do gabarito;

Figura 4 - fluxograma do processo de geração de imagem digital;

Figura 5 - fluxograma do método de correção das distorções na imagem digital;

Figura 6 - fluxograma do cálculo da matriz homográfica.

A figura 4 ilustra o fluxograma do processo de geração de arquivo com imagem digital a partir de objetos dispostos sobre um gabarito que compreende as seguintes operações:

- captura da imagem (A): - fixar os objetos no interior do quadro com borda gabaritada (A1)

- capturar a imagem dos objetos e do gabarito (A2)

- inserção da imagem digitalizada no computador (B)

- processamento da imagem e execução do método de correção de distorções de imagens digitalizadas capturadas (C)

- teste para verificar se a imagem foi corrigida (D)

- correção final da imagem (E) - utilização de ferramentas para adicionar e/ou remover características digitalizadas (E1)

- geração de arquivo em formato CAD (E2) A figura 5 detalha o método de correção das distorções da imagem digitalizada indicado na etapa (C) do fluxograma do processo de geração de imagem digital que emprega ilustrado na figura 4. O método é iniciado pela entrada de dados (imagem digitalizada capturada - B) ao software responsável pela sua execução. Em seguida o método realiza um procedimento geral (C1) que inicia pela localização dos vértices do gabarito através de algoritmo para detecção de cantos (C11), de maneira que este localize, por toda a imagem, vértices ou cantos dos objetos presentes na imagem, dentre eles, o próprio gabarito de correção. A distinção entre vértices do gabarito e os vértices dos demais objetos da imagem é feita utilizando parâmetros que são fornecidos ao algoritmo de detecção, previamente calculados e incorporados ao sistema. Porém, esta distinção pode não ser suficiente, dado que podem existir cantos de outros objetos que sejam muito parecidos com aqueles do gabarito, o que explica a necessidade do passo seguinte.

Encontrados os vértices do gabarito (C11), o método utiliza estes dados para realizar uma primeira estimativa da matriz homográfica (C12) que, advinda da geometria projetiva, nada mais é do que uma matriz de transformação de coordenadas, conforme será detalhado mais adiante com base na figura 6.

Como é de se esperar, esta primeira matriz (C12) não é precisa nem suficiente, dado que neste momento, a imagem conta também com distorções óticas. Porém, esta primeira estimativa da matriz (C12) tem um papel fundamental: dado que o algoritmo de localização de cantos (C11) não consegue garantir que somente os cantos do gabarito de correção sejam apontados, e como o processo não admite que o usuário os informe (visando a automatização do método), o cálculo de uma matriz homográfica neste momento visa possibilitar a deleção dos cantos encontrados que não pertencem ao gabarito (C13). Isto é possível pois, se o método for capaz de estimar uma matriz homográfica com margem de erro suficiente, saberá também quais porções da imagem correspondem ao gabarito e, com isto, pode simplesmente descartar os cantos detectados no restante da imagem. Caso contrário, a imagem não possui resolução suficiente ou está permanentemente danificada, como por exemplo uma fotografia que foi batida fora de foco. Se assim for, o método interrompe a sua execução, pois a imagem não é considerada adequada para detecção de característica dos objetos presentes nela, visto que produziria resultados aquém da qualidade e precisão desejadas.

Descartados os cantos que não se referem ao gabarito, e mesmo que ainda reste alguns poucos, o método agora tem condições de calcular uma estimativa aprimorada da matriz homográfica (C14).

De posse de uma matriz homográfica aprimorada (C14), e mesmo ainda presente as distorções óticas, o método aplica esta matriz a uma cópia dos vértices detectados (C15), objetivando equiparar os vértices em perspectiva corrigida com dados que, virtualmente, seriam a localização exata dos vértices do gabarito. Isto é possível pois o método sabe previamente o número de vértices presentes no gabarito, assim como o espaçamento entre eles.

Assim, é realizado o teste (C16) que determina se um número mínimo de pontos está equiparado com sucesso. Em caso positivo, o método continua a sua execução, caso contrário, é interrompido. Esta abordagem foi adotada para garantir a alta precisão dos resultados, pois se o método necessitar ser interrompido, significa que a imagem não tem qualidade suficiente localmente, como por exemplo, apenas uma porção da imagem que teve seu foco prejudicado, que pode acontecer por diversos fatores ligados ao manuseio assim como a própria qualidade dos dispositivos de captura, como câmaras digitais de uso amador.

Finalmente, o método está capacitado a prosseguir para a correção da distorção ótica (C2). Os vértices do gabarito equiparados são os dados fundamentais de entrada para este passo, que então interage à procura dos coeficientes das variáveis da equação que, quando aplicada à imagem, incorre em uma transformação de coordenadas a cada um dos seus pixels, constituindo uma nova imagem, livre de distorções óticas radiais. Segundo o método proposto por Tsai [Tsai87], pode-se aproximar a equação de distorção radial usando apenas o primeiro termo de uma série infinita, r' = r + kr3, onde r'éo raio distorcido, r é o raio original, e k é o coeficiente de distorção radial. Para encontrar o coeficiente utiliza-se um algoritmo do tipo Mínimos Quadrados (C21), como o algoritmo minimizador de funções não lineares Levenberg-Marquardt, que realiza uma computação automática do coeficiente de distorção baseado nas informações dos vértices de cada uma das 4 retas relativas ao gabarito de correção, e finalmente possibilitando a correção da imagem quanto a distorção ótica radial (C22).

Para a ortogonalização da perspectiva da imagem (C3) o método executa um novo procedimento geral (C1 = C31), desde o primeiro passo (C11) até antes do passo que remove a distorção radial (C2), pois já está trabalhando com uma imagem corrigida de distorções óticas. Sendo assim, é utilizado mais uma vez o algoritmo de detecção de cantos (C11), estima-se uma matriz 20 homográfica inicial (C12) para excluir os vértices ou cantos que não pertencem ao gabarito (C13) e, finalmente, calcula-se uma matriz homográfica definitiva (C14), aplicando à imagem corrigida de distorção ótica (C15), gerando o resultado final proposto pelo método que é a imagem ortogonalizada (C32).

A figura 6 ilustra o procedimento para o cálculo da matriz homográfica (C12) que é executado utilizando a Transformada de Hough (C121), cujos dados gerados possibilitam definir uma linha que melhor representa cada um dos 4 cantos do retângulo formado pelo gabarito de correção. Isto é feito da seguinte maneira: para todos os vértices encontrados pelo algoritmo de detecção de cantos (C11), o algoritmo cria uma reta de 2 em 2 vértices, e guarda as informações de todas estas retas, em coordenadas polares. Em seguida, procura pelos grupos de retas cujo número de ocorrências (o número de retas de mesmas coordenadas polares) seja maior que um valor pré-determinado, para então utilizar um algoritmo de "clusterização" (C122) do tipo "k-means", que classificará estes grupos de retas em 4 grandes grupos (C123), cada um correspondendo a um dos lados do retângulo formado pelo gabarito de correção. Finalmente, obtém- se um valor médio de cada um dos 4 grupos, resultando nas retas que melhor representam cada grupo, e intersecionando estas 4 retas (C124), obtêm-se os 4 vértices que dão suficiência de dados para ao cálculo de uma matriz homográfica (C12).

O software que emprega o método é aplicável na indústria têxtil para digitalização de moldes, geralmente em papel. Este programa de computador é, portanto, responsável pela reprodução em meio digital de moldes elaborados e confeccionados pelo modelista, e o motivo da sua existência é, acima de tudo, pela preferência destes profissionais em realizar o seu trabalho de maneira manual/artesanal, necessitando posteriormente um programa que faça a interface destes moldes para os programas do tipo CAD (Computer Aided Design), onde serão aprimorados, escalonados, graduados, entre outras tarefas.

O operador do processo de digitalização dos moldes, ilustrado na figura 4, tem como função fixar os moldes a um quadro de digitalização, que é circundado por um gabarito de correção, indispensável para que se faça a ortogonalização e correção de distorções óticas na imagem capturada do quadro. A imagem capturada é então inserida no computador digital que possui o programa instalado, e neste último, ela é selecionada pelo operador para extração dos moldes. A partir daí, o método de correção realiza toda a seqüência de procedimentos relatados anteriormente quanto a correção da imagem, sem requisitar interferência ou entrada de dados do usuário, finalizando na elaboração de uma imagem sem distorções.

De posse desta imagem "ideal", o programa ainda realiza a detecção automática de algumas características dos moldes capturados, como seus contornos e pontos de inflexão. Oferece também ao operador algumas ferramentas para demais tarefas, como detecção manual de algumas característi- cas que por ventura não possam ser ou não tenham sido reconhecidas pelo software, correções nos contornos, etc.

Ao final da utilização do software, obtém-se um arquivo em formato proprietário, que é utilizado posteriormente em um software CAD, buscan- do acertos finais como graduação dos moldes nos mais variados tamanhos.

Claims (4)

1. "PROCESSO DE GERAÇÃO DE ARQUIVOS DE IMAGENS COM MÉTODO AUTOMATIZADO DE CORREÇÃO DE DISTORÇÕES ÓTICAS" caracterizado por compreender: A) captura da imagem - fixar os objetos no interior do quadro com borda gabaritada (A1) - capturar a imagem dos objetos e do gabarito (A2) B) inserção da imagem digitalizada no computador C) processamento da imagem e execução do método de correção de distorções de imagens digitalizadas capturadas D) teste para verificar se a imagem foi corrigida E) correção final da imagem - utilização de ferramentas para adicionar e/ou remover características digitalizadas (E1) - geração de arquivo em formato CAD (E2)

2. "PROCESSO DE GERAÇÃO DE ARQUIVOS DE IMAGENS COM MÉTODO AUTOMATIZADO DE CORREÇÃO DE DISTORÇÕES ÓTICAS", de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender o método de correção de distorções de imagens digitalizadas capturadas (C) as seguintes operações: - entrada dos dados relativos a imagem digitalizada capturada (B) no software responsável pela sua execução; - execução do procedimento geral (C1) que compreende: - localização dos vértices do gabarito através do algoritmo para detecção de cantos (C11); - utilização destes dados para realizar uma primeira estimativa da matriz homográfica (C12) que é uma matriz de transformação de coordenadas; - deleção dos cantos encontrados que não pertencem ao gabarito (C13); - cálculo de uma estimativa aprimorada de matriz homográfica (C14); - aplicação da matriz homográfica a uma cópia dos vértices detectados (C15), objetivando equiparar os vértices em perspectiva corrigida com dados que, virtualmente, seriam a localização exata dos vértices do gabarito; - verificação (C16) se um número mínimo de pontos está equiparado com sucesso; - correção da distorção ótica (C2) que compreende: - interação à procura dos coeficientes das variáveis da equação que, quando aplicada à imagem, incorrendo em uma transformação de coordenadas a cada um dos seus pixels constituindo uma nova imagem através do algoritmo dos Mínimos Quadrados (C21), como o algoritmo minimizador de funções não lineares Levenberg-Marquardt; correção da imagem quanto a distorção ótica radial (C22). - ortogonalização da perspectiva da imagem (C3) que compreende: - execução novamente do procedimento geral (C1), desde o primeiro passo (C11) até antes do passo que remove a distorção radial (C2); - obtenção da imagem ortogonalizada (C32).

3.

"PROCESSO DE GERAÇÃO DE ARQUIVOS DE IMAGENS COM MÉTODO AUTOMATIZADO DE CORREÇÃO DE DISTORÇÕES ÓTICAS", de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender o cálculo da matriz homográfica (C12) as seguintes operações: - execução da Transformada de Hough (C121), cujos dados gerados definem uma linha que melhor representa cada um dos 4 cantos do retângulo formado pelo gabarito de correção, sendo que para todos os vértices encontrados pelo algoritmo de detecção de cantos (C11), o algoritmo cria uma reta de 2 em 2 vértices, e guarda as informações de todas estas retas, em coordenadas polares; - procura pelos grupos de retas cujo número de ocorrências (o número de retas de mesmas coordenadas polares) seja maior que um valor pré-determinado, para então utilizar um algoritmo de "clusterização" (C122) do tipo "k-means"; - classificação destes grupos de retas em 4 grandes grupos, cada um correspondendo a um dos lados do retângulo (C123) formado pelo gabarito de correção; - obtenção de um valor médio de cada um dos 4 grupos, sendo as retas que melhor representam cada grupo intersecionadas (C124) para obtenção dos 4 vértices que dão suficiência de dados para ao cálculo da matriz homográfica (C12).