2.
VZPOSTAVITEV KORESPONDENCE PRI VELIKIH ODMIKIH DVEH KAMER ZA POLJUBNO IZBRANO TOČKO KOT PRISPEVEK K IZBOLJŠANJU RAZPOZNAVANJA SLIKPeter Podbreznik, 2011, dissertation
Abstract: Eden izmed možnih načinov spremljanja aktivnosti na gradbišču je zajemanje slik z več kamerami, kateremu sledi razpoznavanje posameznih gradbenih elementov in ugotavljanje izgotovljenosti objekta na osnovi 4D modela. Takšen pristop zahteva vzpostavitev korespondence med slikami, zajetimi iz različnih pogledov (kamer). Osnovni problem je torej vzpostavitev korespondence za poljubno izbrano točko, ki se lahko nahaja kjerkoli na sliki (tudi na področjih slike z zelo podobno barvo ali teksturo). V doktorski disertaciji smo razvili novo robustno metodo ASIFT-SH za vzpostavitev korespondence za poljubno izbrano točko pri velikih odmikih dveh kamer, ki je mešanica metod ASIFT, segmentacije in lokalne homografije. Ta metoda sestoji iz štirih korakov: i.) določitve začetnih korespondenčnih točk na slikah obeh pogledov z metodo ASIFT, ii.) združevanja korespondenčnih točk iz prvega koraka v ustrezne podmnožice na osnovi segmentiranih regij, iii.) izračuna lokalnih homografij za posamezno podmnožico korespondenčnih točk, ki pripadajo posamezni segmentirani regiji in iv.) izračuna korespondenčne točke z uporabo ustrezne lokalne homografije. Metoda ASIFT-SH v primerjavi z metodo, ki določi korespondenčne točke na osnovi iskanja v okolici epipremice (metoda EPI), zagotavlja bistveno boljše rezultate, še posebej na področjih slike s podobno intenziteto slikovnih elementov. Povprečna napaka korespondenčnih točk, izračunanih z našo metodo, je nekaj slikovnih elementov, medtem ko je odstopanje korespondenčnih točk, vzpostavljenih z metodo EPI, nekaj sto slikovnih elementov.
Kritičen korak metode ASIFT-SH predstavlja segmentacija. Metoda namreč predpostavlja, da segmentirane regije ustrezajo kriteriju koplanarnosti (tj. vse točke v segmentirani regiji ležijo v isti ravnini). V splošnem tega ni mogoče zagotoviti. V naš algoritem smo zato vpeljali še korak adaptivnega prilagajanja, s katerim lahko preoblikujemo segmentirane regije tako, da bolje izpolnjujejo zahtevani kriterij. Vpeljani korak temelji na 3D rekonstrukciji začetnih korespondenčnih točk in iskanju čim manjšega števila ravnin v prostoru, katerim te točke pripadajo. Točke, ki pripadajo posamezni ravnini, predstavljajo novo nastale podmnožice začetnih korespondenčnih točk. Rezultati meritev so pokazali, da vpeljava dodatnega koraka, ki omogoča adaptivno prilagajanje segmentiranih regij na osnovi 3D rekonstrukcije, tj. adaptivna različica metode ASIFT-SH, zagotavlja povečanje natančnosti izračunanih korespondenčnih točk.
Uspešnost adaptivnega prilagajanja segmentiranih regij je neposredno odvisna od 3D rekonstrukcije, na katero pa močno vplivajo notranji in zunanji parametri kamere. Ker so kamere na gradbišču izpostavljene različnim okoljskim dejavnikom, ki vplivajo tudi na parametre kamere, smo v naši raziskavi preučili tudi vpliv temperaturnih sprememb na geometrijske lastnosti kamere. Vpliv temperature smo ugotavljali tako za eno kamero, kot tudi za sistem kalibriranih kamer, pri čemer vpliva na elektroniko kamere nismo proučevali. Najprej smo dopolnili analitični model kamere s členom, ki modelira vpliv temperaturnih sprememb na delovanje posamezne kamere. Takšen modificirani analitični model kamere omogoča kvantitativno oceno vpliva temperaturnih sprememb na delovanje kamere.
Sprememba temperature neposredno vpliva tudi na natančnost sistema kalibriranih kamer. Oceno takšnega odstopanja smo določili eksperimentalno, saj analitična določitev napake ni mogoča. Na koncu smo definirali skupno odstopanje (napako) kalibriranih kamer, kjer smo upoštevali tako odstopanje zaradi numerične napake kalibracijske metode in postopka 3D rekonstrukcije, kot tudi odstopanje, ki je posledica vpliva temperaturnih sprememb. Rezultati raziskave so pokazali, da se vpliv temperature zmanjšuje z večanjem razdalje med kamero in opazovanim objektom. V predvidenih delovnih pogojih na gradbišču, se vpliv temperaturnih sprememb na sliki odraža za manj kot en slikovni element.
Keywords: spremljanje gradnje, spremljanje aktivnosti na gradbišču, ujemanje slik, korespondenčne točke, veliki odmiki kamer, poljubno izbrana točka, homografija, segmentacija, epipolarna geometrija, analitični model kamere, parametri kamere, projekcijska matrika, umerjanje kamer, 3D rekonstrukcija, temperaturne spremembe
Published in DKUM: 20.07.2011; Views: 2860; Downloads: 247
Full text (3,37 MB)
