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金子邦彦研究室

カメラのステレオマッチング（Python + OpenCV を使用）

サイト内の関連ページ

• OpenCV のプログラム例

前準備として，Pythonのインストールが終わっていること．

Python のインストール，pip と setuptools の更新，Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール

Windows の場合

1. Python のインストール

   Python の URL: http://www.python.org/

   インストール手順の詳細は： 別ページで説明している．

2. pip と setuptools の更新，Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール（Windows 上）

   コマンドプロンプトを管理者として実行し，次のコマンドを実行．

   Windows での pip の実行では，コマンドプロンプトを管理者として実行することにする。

   

   python -m pip install -U pip setuptools
   python -m pip install -U jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext nteract_on_jupyter spyder
   

Ubuntu の場合

システム Python を使用（インストール操作は不要）

1. pip と setuptools の更新，Python 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール（Ubuntu 上）

   端末で，次のコマンドを実行．

   sudo apt -y install python3-dev python3-pip python3-setuptools python3-venv
   sudo pip3 uninstall ptyprocess sniffio terminado tornado jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext nteract_on_jupyter spyder
   sudo apt -y install jupyter jupyter-qtconsole spyder3
   sudo apt -y install python3-ptyprocess python3-sniffio python3-terminado python3-tornado 
   sudo pip3 install -U jupyterlab nteract_on_jupyter
   

opencv-python パッケージのインストール

1. Windows では，コマンドプロン プトを管理者として実行．
2. opencv-python パッケージのインストール

   ※ Windows では「python」，Ubuntu では「sudo python3 -m pip」

   python -m pip install -U opencv-python
   

   

カメラ画像の表示

パソコン接続できるビデオカメラ 2台を準備し，パソコンに接続しておく．

1. Jupyter Qt Console を起動

   jupyter qtconsole
   

   
   ->

   irisデータセットの準備

   Python プログラムを動かすために， pythonやpython3などのコマンドを使う． あるいは， 開発環境や Python コンソール（Jupyter Qt Console，spyder，PyCharm，PyScripter など）の利用も便利である．

   ※ 「jupyter qtconsole」を入れたのに，jupyter qtconsole が起動しない という場合には，次の操作で，インストールを行ってから，もう一度試してみる．

   ※ Windows では「python」，Ubuntu では「sudo python3 -m pip」

   python -m pip install -U jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext spyder
   

2. 次を実行

   import cv2
   import numpy as np
   
   v0 = cv2.VideoCapture(0)
   v1 = cv2.VideoCapture(1)
   while( ( v0.isOpened() ) and ( v1.isOpened() ) ):
       r0, bgr0 = v0.read()
       if ( r0 == False ):
           break
       r1, bgr1 = v1.read()
       if ( r1 == False ):
           break
       cv2.imshow("0", bgr0)
       cv2.imshow("1", bgr1)
       if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
           break
   v0.release()
   v1.release()
   cv2.destroyAllWindows()
   

   ※ 止めたいとき，右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，「q」のキーを押して閉じる

OpenCV の POC (PhaseCorrelate) を用いて、ステレオ画像の位置合わせ

ステレオ画像のうち１枚を、平行移動による位置合わせ

import cv2
import numpy as np

v0 = cv2.VideoCapture(0)
v1 = cv2.VideoCapture(1)
while( ( v0.isOpened() ) and ( v1.isOpened() ) ):
    r0, bgr0 = v0.read()
    if ( r0 == False ):
        break
    r1, bgr1 = v1.read()
    if ( r1 == False ):
        break
    mono0 = cv2.cvtColor(bgr0, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    mono1 = cv2.cvtColor(bgr1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    f0 = np.array( mono0, dtype='float32')
    f1 = np.array( mono1, dtype='float32')
    dxdy, response = cv2.phaseCorrelate(f0, f1) 
    print(dxdy[0], dxdy[1]) 
    bgr0after = cv2.warpAffine(bgr0, np.float32([[1, 0, dxdy[0]], [0, 1, dxdy[1]]]), (f0.shape[1], f0.shape[0]))
    cv2.imshow("bgr0", bgr0)
    cv2.imshow("bgr1", bgr1)
    cv2.imshow("bgr0after", bgr0after)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
v0.release()
v1.release()
cv2.destroyAllWindows()

ステレオマッチングによる距離画像の生成

import cv2
import numpy as np

v0 = cv2.VideoCapture(0)
v1 = cv2.VideoCapture(1)
while( ( v0.isOpened() ) and ( v1.isOpened() ) ):
    r0, bgr0 = v0.read()
    if ( r0 == False ):
        break
    r1, bgr1 = v1.read()
    if ( r1 == False ):
        break
    mono0 = cv2.cvtColor(bgr0, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    mono1 = cv2.cvtColor(bgr1, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    f0 = np.array( mono0, dtype='float32')
    f1 = np.array( mono1, dtype='float32')
    dxdy, response = cv2.phaseCorrelate(f0, f1) 
    print(dxdy[0], dxdy[1]) 
    bgr0after = cv2.warpAffine(bgr0, np.float32([[1, 0, dxdy[0]], [0, 1, dxdy[1]]]), (bgr0.shape[1], bgr0.shape[0]))

    window_size = 3
    min_disp = 16
    num_disp = 112-min_disp
    stereo = cv2.StereoSGBM_create(minDisparity = min_disp,
        numDisparities = num_disp,
        blockSize = 8,
        P1 = 8*3*window_size**2,
        P2 = 32*3*window_size**2,
        disp12MaxDiff = 1,
        uniquenessRatio = 10,
        speckleWindowSize = 200,
        speckleRange = 1
    )
    disparity = stereo.compute(bgr0after, bgr1).astype(np.float32) / 16.0
    cv2.imshow("bgr0", bgr0)
    cv2.imshow("bgr1", bgr1)
    cv2.imshow("bgr0after", bgr0after)
    cv2.imshow('disparity', (disparity-min_disp)/num_disp)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
        break
v0.release()
v1.release()
cv2.destroyAllWindows()

※ 止めたいとき，右上の「x」をクリックしない．画面の中をクリックしてから，「q」のキーを押して閉じる