Προγραμματισμός και Αξιολόγηση Αυτομάτου Φωτοτριγωνισμού με Αυτοβαθμονόμηση σε Λωρίδες Επίγειων Λήψεων

Μπούρου, Σταυρούλα; Bourou, Stavroula

dc.contributor.author	Μπούρου, Σταυρούλα	el
dc.contributor.author	Bourou, Stavroula	en
dc.date.accessioned	2015-04-27T08:52:14Z
dc.date.available	2015-04-27T08:52:14Z
dc.date.issued	2015-04-27
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/40607
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9303
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Bundle adjustment	en
dc.subject	Close-range image sequences	en
dc.subject	Multi-image bundle adjustment	en
dc.subject	Photogrammetric triangulation	en
dc.subject	Self calibration	en
dc.subject	Αυτοβαθμονόμηση	el
dc.subject	Φωτοτριγωνισμός	el
dc.subject	Πολυεικονική συνόρθωση	el
dc.subject	Συνόρθωση δέσμης	el
dc.subject	Λωρίδα επίγειων λήψεων	el
dc.title	Προγραμματισμός και Αξιολόγηση Αυτομάτου Φωτοτριγωνισμού με Αυτοβαθμονόμηση σε Λωρίδες Επίγειων Λήψεων	el
dc.title	Development and Evaluation of Automatic Self-Calibrating Bundle Adjustment of Close-Range Image Sequences	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φωτογραμμετρία	el
heal.classification	Photogrammetry	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-03-30
heal.abstract	Τα τελευταία χρόνια στο πεδίο της ψηφιακής Φωτογραμμετρίας γίνεται προσπάθεια για την πλήρη αυτοματοποίηση όλο και περισσότερων φωτογραμμετρικών διαδικασιών. Σε αυτό βέβαια έχει συμβάλει καθοριστικά και η ανάπτυξη της επιστήμης της Όρασης Υπολογιστών, παρέχοντας αλγορίθμους, υπολογιστικές τεχνικές και έννοιες που βοηθούν στην ταχύτερη και ευκολότερη υλοποίηση των αυτοματισμών. Στο πλαίσιο αυτό εντάσσεται η ιδέα για την εκπόνηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, που αφορά τον προγραμματισμό και την αξιολόγηση μιας πλήρως αυτοματοποιημένης διαδικασίας φωτοτριγωνισμού επίγειων λήψεων με την μέθοδο της δέσμης με αυτοβαθμονόμηση (self-calibrating bundle adjustment). Πιο αναλυτικά, με μόνα δεδομένα μια λωρίδα επικαλυπτόμενων εικόνων ζητείται να υπολογιστούν οι παράμετροι του προσανατολισμού των εικόνων σε αυθαίρετο σύστημα, μαζί με τα στοιχεία του εσωτερικού προσανατολισμού της (κοινής) μηχανής, καθώς και οι συντεταγμένες των σημείων σύνδεσης στο σύστημα αυτό. Για να επιτευχθεί πλήρης αυτοματοποίηση πραγματοποιείται αρχικά αυτόματος εντοπισμός ομόλογων χαρακτηριστικών σημείων ανά ζεύγος με τον αλγόριθμο SIFT (Scale Invariant Feature Transform). Οι έγκυρες ομολογίες επιλέγονται με την βοήθεια του επιπολικού πίνακα, σε συνδυασμό με τον αλγόριθμο εντοπισμού χονδροειδών σφαλμάτων RANSAC (RANdom SAmple Consesus), από τον οποίο μπορούν επιπλέον να προκύψουν γραμμικά εκτιμήσεις για την σταθερά της μηχανής. Βάσει αυτών είναι δυνατόν να υπολογιστούν ανά ζεύγος προσεγγιστικές τιμές των άγνωστων παραμέτρων που χρειάζονται για την γενική επίλυση της συνόρθωσης δέσμης, αρχικά με γραμμικούς αλγορίθμους (δεσμευμένος επιπολικός πίνακας) και εν συνεχεία με την συνθήκη συνεπιπεδότητας και την συνόρθωση δέσμης για κάθε ζεύγος εικόνων. Τέλος, αναζητούνται και μεταφέρονται σε όλες τις εικόνες τα χαρακτηριστικά σημεία που έχουν εντοπιστεί ανά ζεύγος, και εν συνεχεία οι αρχικές προσεγγίσεις των άγνωστων παραμέτρων εκφράζονται σε ενιαίο σύστημα. Η διαδικασία ολοκληρώνεται με την τελική ενιαία συνόρθωση όλων των εικόνων. Για την υλοποίηση των παραπάνω διαδικασιών συντάχτηκαν κώδικες στο προγραμματιστικό περιβάλλον του Matlab, στους οποίους ενσωματώθηκαν ορισμένοι κώδικες που διατίθενται ελεύθερα στο Διαδίκτυο. Οι κώδικες εφαρμόστηκαν αρχικά σε προσομοιωμένα δεδομένα και εν συνεχεία σε πραγματικές εικόνες διάφορων αντικειμένων, και κατόπιν τα αποτελέσματά τους συγκρίθηκαν με εκείνα από σύγχρονα εμπορικά και μη λογισμικά, και αξιολογήθηκαν εντός της εργασίας.	el
heal.abstract	In recent years there is an effort in the field of digital photogrammetry towards the full automation of photogrammetric processes. Computer Vision has definitely contributed significantly to this, by providing algorithms, computational techniques and concepts which make faster and easier implementations feasible. In this framework, subject of the Diploma Thesis is the development and evaluation of a fully automated process of self-calibrating bundle adjustment. In more detail: based on a strip of successive overlapping images, the implemented algorithm is capable of automatically estimating the orientation parameters of all images in some arbitrary system, the camera parameters (interior orientation) and the 3D coordinates of reconstructed points in this system. To realize a fully automatic process, corresponding interest points are initially detected on each image pair with the SIFT point operator. Valid correspondences are selected by means of the fundamental matrix, computed in combination with the RANSAC algorithm, from which estimates for the camera focal length may be linearly determined. As a result, the program proceeds to the calculation per image pair of approximate values for all unknown parameters, which are needed for the final multi-image bundle adjustment. This is achieved at first with linear algorithms (essential matrix), and subsequently using the coplanarity condition, followed finally by bundle adjustment for each image pair. All points which are common to pairs are then transferred to all images involved; finally, the initial approximations for all unknown parameters are expressed in the common system. The process concludes with the final bundle adjustment of all images. The described procedures have been programmed in the Matlab environment; codes available on the Internet have also been incorporated. The implemented algorithm has been applied to actual image sequences of various objects and evaluated against results from commercial software. Taking into account certain inherent limitations of the algorithm implemented in this Thesis, its performance may be regarded as quite satisfactory.	en
heal.advisorName	Καρράς, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Ιωαννίδης, Χαράλαμπος	el
heal.committeeMemberName	Δουλάμης, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Φωτογραμμετρίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	102 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true