Development of an algorithm for the position determination of encoded and uncoded targets

DSpace/Manakin Repository

Show simple item record

dc.contributor.author Lapardhaja, Servet en
dc.contributor.author Λαπαρδάγια, Σερβέτ el
dc.date.accessioned 2019-07-18T11:08:51Z
dc.date.available 2019-07-18T11:08:51Z
dc.date.issued 2019-07-18
dc.identifier.uri http://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49080
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16809
dc.rights Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα *
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/ *
dc.subject Φωτογραμμετρία el
dc.subject Ακρίβεια el
dc.subject Στόχοι el
dc.subject Επιταχυντής el
dc.subject Προσδιορισμός θέσης el
dc.subject Photogrammetry en
dc.subject Precision en
dc.subject Position determination el
dc.subject Accelerator el
dc.subject Targets el
dc.subject CERN el
dc.title Development of an algorithm for the position determination of encoded and uncoded targets en
dc.title Ανάπτυξη αλγορίθμου για τον προσδιορισμό της θέσης κωδικοποιημένων και μη κωδικοποιημένων στόχων el
heal.type bachelorThesis
heal.secondaryTitle Εφαρμογή για τον προσδιορισμό της θέσης και της απόστασης των fiducials από το τεντωμένο σύρμα στους κρυομαγνήτες του μεγάλου επιταχυντή Αδρονίων στο CERN el
heal.secondaryTitle Application on the fiducials position and their offset distance determination with respect to a stretched wire on the cryogenic magnets of the LHC at CERN en
heal.classification Φωτογραμμετρία el
heal.classification Photogrammetry en
heal.classification Τοπογραφία el
heal.classification Topography en
heal.language en
heal.access free
heal.recordProvider ntua el
heal.publicationDate 2019-06-18
heal.abstract The objective of this thesis is the development of an algorithm for the automatic detection and position determination of encoded and uncoded targets. The developed algorithm includes several parts which are: the automatic detection of all the targets their precise 2D image coordinates determination the decoding of the encoded targets and the detection of the corresponding uncoded targets An application of the algorithm has been done on the cryomagnets of the LHC at CERN. The aim of the application was the position determination of the fiducials on which uncoded targets are mounted and the calculation of their offset distance with respect to an installed stretched wire. Fiducials are fixed points which are used as reference marks and their position is linked with the inner geometry of the magnet. This thesis is summarized on the following chapters: The first chapter is an introduction about CERN and provides the reader with the basic information for the organization, the Large Hadron Accelerator and the objectives of this work. In particular, reference is made to the establishment of the organization, and of which member states it is composed, including Greece, which is a founding member. Then there is a presentation about the EN-SMM-ESA section and its functions, the LHC accelerator and the alignment tasks. At the end of the chapter a brief reference is made to the process of automatic target detection, measurement and decoding. The second chapter presents the application of close range photogrammetry, the equipment and the targets that were used in the accelerators and the process of distortion correction. Furthermore, the principle of offset measurement with respect to a stretched wire is referenced and the usefulness of this method at the CERN’s accelerators is mentioned and the high precision to the level of few micrometers that it provides. At the end of the chapter, the advantages of the usage of photogrammetry for the measurement and determination of wires are highlighted. The third chapter describes the development of the algorithm for the automatic detection of targets, what this algorithm includes and what are the conditions in order to achieve the detection. Initially, the types of targets that are commonly used are presented which are distinguished to the ones that are encoded and uncoded. Afterwards, there is a brief description of the MATLAB software, which was chosen for the development of the algorithm. The basic parameters, are introduced and the different kind of preprocessing procedures that are implemented, are presented. For the detection of the targets, reference is made to three algorithms, concluding that the most reliable is the one based on the regionprops function. At the end of the chapter, there is a comparison of the results that are produced by using the detection algorithm and the AICON software. The number of detected targets by the developed algorithm but also by the AICON software are at the same level and almost equal. The fourth chapter presents various algorithms that were tested for the target position determination, their advantages and disadvantages and the precision that has been achieved. At first, implementing an algorithm in order to position the targets, the image should be cropped into multiple pieces, where each piece contains one target individually. Then the target position determination algorithms can be executed. Among the algorithms that are being presented in this chapter the most reliable is the one that makes the ellipse adjustment because it is able to provide the standard deviations for the image coordinates. Thus, it is feasible to evaluate the quality of the position determination. The results of this algorithm will be used as observations for the bundle adjustment. At the end of this chapter, various analyses are presented concerning: the precision of the determination of each target the residuals after the bundle adjustment the RMS on X, Y and Z resulting from the various algorithms the residuals that come out after the transformation of the targets’ coordinates when the three-dimensional coordinates that are used as reference points are provided via AICON After all the analyses, the most reliable results arise, if the image coordinates which were calculated by the ellipse fitting are used as observations. The fifth chapter describes how the decoding algorithm works for encoded targets that have a particular pattern and the problems that occurred during the decoding process. These targets have a circular black or white body at their center which is surrounded by circular code segments of specific patterns. Thanks to the pattern, a binary number sequence can be created which represents the color changes from black to white and the inverse, on the code segments. Each sequence corresponds to a number when the binary number is converted to an integer in the decimal system. Every target, depending on the number of bits available, can produce an equal number of binary sequences. For instance, a 14-bit target can create 14 different binary sequences by simply moving the first digit of the binary number at the end and thus 14 different codes are created. From all the code numbers, the smallest one is selected and then a search for correspondence on a lookup table is executed to find the match of the number found, with the code that AICON provides. However, there are some issues which may make the decoding nearly impossible, such as: the very small size of targets the lightning conditions the quality of the targets At the end of this chapter, how to find the correspondence on each image among uncoded targets is analyzed. This can be achieved by using the collinearity equations combined with least squares. The sixth chapter presents the basic functionalities of the LGC2 adjustment software that is developed at CERN and the basic types of observations that are used such as UVD, UVEC, ANGL and ZEND. Afterwards, it is described how the data that concern the targets and the wire are handled, depending on the observation type that has been selected to be used. Also, it is mentioned that the extraction of the approximate coordinates of the targets is carried out by using the bundle adjustment report of AICON. However, the approximate coordinates for the wire can be obtained by the intersection of 2 planes which contain the wire. These planes will produce a line which represents the wire. Then the intersection of this line with the rays from the projection center that head to the wire provide the approximate spatial coordinates of the points on the wire. When all the available data are gathered and transformed to the format that LGC2 requires then the adjustment can be executed. The seventh chapter is concerned with the calculation of the 3D, radial and vertical, offset of the fiducials with respect to the stretched wire. For the calculation of these distances, 10 photogrammetric projects were carried out at a section of the LHC where the targets and the stretched wire were installed. After the determination of the 3D coordinates of the fiducials and the determination of the wire, these targets should be projected on the wire. Once this is completed, the projected points should be inserted into the LGC2, so that the final adjustment can be carried out and the final coordinates of the projections and the fiducials can be calculated. Thus, the offsets can be calculated. The offset calculations have been initially carried out by using all the photos of each project and later by using 3, 4, 5 and 6 photos-cameras on specific positions, having the idea of the creation of a frame in the future that will have a specific number of cameras installed on it. From the analysis of the results, as it has been expected, the highest precision was achieved when all the 30-35 photos per project were used. This is not feasible to be implemented on a frame, because such a big number of cameras cannot be installed on it. The number of cameras which is able to provide satisfactory results, is equal to 4. By using 4 cameras the precision of the 3D distance offset for the fiducials is about ±15 μm to ±20 μm. The eighth chapter presents the conclusions of the work and proposals for its detailed implementation. The detection algorithm has the ability to detect nearly all the targets whose diameter is greater than 4-5 pixels. For targets with a diameter of more than 4-5 pixels, satisfied precision and reliability of the algorithm is achieved. The comparisons for the number of targets identified by the AICON algorithm and the developed algorithm show that the results were equivalent. Among the algorithms of the target position determination, the most precise and reliable one is the one that uses the ellipse adjustment of measured edge points with least squares. The precision of both the image coordinates in the image space and the 3D coordinates in the object space is almost the same to AICON. Specifically, the precision of the position determination on the image is in the range of ± 0.03 pixel to ± 0.05 pixel, while in the three dimensional space is from ± 3 μm to ± 8 μm for a distance of approximately 1.0 m from the object. These values demonstrate the high precision of the position determination of the targets. In addition, the decoding of the targets, as well as finding the homologous points using the collinearity equations by least squares provide adequate precision to the correlations of the targets among multiple images. In series of experiments with up to 16000 encoded targets, over 98% of them detected by AICON, receive the same code by the developed algorithm. That indicates the high reliability of the decoding algorithm. Finally, the calculation of the offset distances of the fiducials with respect to the stretched wire was made with a precision of ±15 μm to ±20 μm. This precision is equivalent to the achieved by the manual ecartometry method which is developed at CERN to measure radial offset distances from the fiducials to the stretched wire. Due to the lack of suitable equipment and conditions during the experiments, the connection to gravity with adequate precision was not possible. Thus, it is difficult to determine the distance components (radial and vertical). In order to achieve this, two high precision bi-directional inclinometers should be installed. By the procedures explained in this work and the developed algorithms, the position determination of targets as well as the measurements of the offset distances can be achieved precisely. Thus, in addition to the satisfactory precision, measurement automation is achieved, eliminating the errors due to the human factor. Finally, for the precise measurement of the radial and vertical offsets of the fiducials to the stretched wire, two high precision bi-directional inclinometers should be installed in the frame where the cameras will be mounted in order to achieve the connection to the gravity. The number of cameras proposed to be installed on the frame is four. With this number of cameras, the required precision and reliability for the targets and wire determination and the measurement of the offset distance is attained. en
heal.abstract Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός αλγορίθμου για τον αυτόματο εντοπισμό και προσδιορισμό της θέσης κωδικοποιημένων και μη στόχων. Ο αναπτυσσόμενος αλγόριθμος αποτελείται από επιμέρους τμήματα τα οποία περιλαμβάνουν: τον αυτόματο εντοπισμό όλων των στόχων τον ακριβή προσδιορισμό των εικονοσυντεταγμένων των κέντρων τους την αποκωδικοποίηση των κωδικοποιημένων στόχων και εύρεση των ομόλογων μη κωδικοποιημένων στόχων Εφαρμογή του αλγορίθμου πραγματοποιήθηκε στους κρυομαγνήτες του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN. Ο στόχος της εφαρμογής ήταν ο προσδιορισμός της θέσης των fiducials τα οποία είναι μη κωδικοποιημένοι σταθεροί στόχοι και ο υπολογισμός της απόστασής τους από ένα τεντωμένο σύρμα που έχει εγκατασταθεί πάνω στον κρυομαγνήτη. Τα fiducials αποτελούν τα εξωτερικά ορατά σημεία που η αλληλουχία τους αντιστοιχεί στον άξονα του επιταχυντή και με βάση τη θέση τους πραγματοποιείται η ευθυγράμμιση των τμημάτων του επιταχυντή. Η διπλωματική εργασία αποτελείται από τα παρακάτω κεφάλαια : Το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί μια αναφορά στο CERN και μας εφοδιάζει με τις βασικές πληροφορίες σχετικά με τον οργανισμό, τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων και τους στόχους της εργασίας. Συγκεκριμένα γίνεται αναφορά στην ίδρυση του οργανισμού και στα κράτη μέλη από τα οποία αποτελείται, στα οποία συμπεριλαμβάνεται ως ιδρυτικό μέλος η Ελλάδα. Επίσης γίνεται αναφορά στον τομέα EN-SMM-ESA και τις λειτουργίες του και επισημαίνονται κάποια βασικά στοιχεία που αφορούν τον επιταχυντή LHC και τις εργασίες ευθυγράμμισης. Στο τέλος του κεφαλαίου πραγματοποιείται μια αναλυτική καταγραφή του αντικείμενου και των στόχων της διπλωματικής εργασίας. Το δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζει τον εξοπλισμό και τους στόχους που χρησιμοποιήθηκαν κατά την διεξαγωγή των πειραμάτων καθώς και τη διαδικασία διόρθωσης της διαστροφής στις εικόνες. Επιπλέον, επεξηγείται η αρχή της μέτρησης μέσω του τεντωμένου καλωδίου, αναφέρεται η χρησιμότητα της μεθόδου στα πειράματα στο CERN και η υψηλή ακρίβεια της τάξης των λίγων μικρομέτρων που παρέχει καθώς και τα διάφορα προβλήματα που παρουσιάζονται. Στο τέλος του κεφαλαίου επισημαίνονται τα πλεονεκτήματα της χρήσης φωτογραμμετρικών μεθόδων για τη μέτρηση της απόστασης των fiducials από το τεντωμένο σύρμα. Το τρίτο κεφάλαιο περιγράφει την ανάπτυξη του αλγορίθμου για τον αυτόματο εντοπισμό των στόχων, τις βασικές αρχές και τις συνθήκες που απαιτούνται για να πραγματοποιηθεί ο εντοπισμός. Αρχικά παρουσιάζονται οι τύποι των στόχων που χρησιμοποιούνται οι οποίοι διακρίνονται σε αυτούς που διαθέτουν κωδικοποίηση (Encoded target) και σε αυτούς που δεν έχουν κάποιο κωδικό (Uncoded targets). Παρέχονται συνοπτικά κάποια στοιχεία για το πρόγραμμα MATLAB το οποίο επιλέχθηκε για την ανάπτυξη του αλγορίθμου. Αναφέρονται οι βασικές παράμετροι που θα πρέπει να εισαχθούν από τον χρήστη για την έναρξη της λειτουργίας του αλγορίθμου. Αυτές οι παράμετροι είναι: ο αριθμός των bit των στόχων το χρώμα των στόχων εάν είναι ανακλαστικοί ή όχι η ελάχιστη και μέγιστη διάμετρός τους σε pixel ο μέγιστος λόγος του μεγάλου προς τον μικρό ημιάξονα της έλλειψης ο τρόπος επεξεργασίας της εικόνας Έπειτα γίνεται αναφορά στα βήματα που ακολουθήθηκαν για την επεξεργασία των εικόνων που είναι απαραίτητη πριν την εφαρμογή του αλγορίθμου για τον εντοπισμό των στόχων. Για την ανίχνευση των στόχων γίνεται αναφορά σε τρεις αλγορίθμους, καταλήγοντας πως ο πιο αξιόπιστος είναι αυτός που βασίζεται τη χρήση της εντολής regionprops. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται η σύγκριση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από τον αναπτυχθέντα αλγόριθμο εντοπισμού των στόχων με τα αντίστοιχα αποτελέσματα από τον εμπορικό αλγόριθμο AICON που διαθέτει το CERN σήμερα για την εκτέλεση της διαδικασίας ανίχνευσης και υπολογισμού των συντεταγμένων των στόχων. Ο αριθμός των στόχων που ανιχνεύονται από τον ανεπτυγμένο αλγόριθμο και από τον αλγόριθμο AICON είναι σχεδόν ίδιος και μάλιστα σε ορισμένα πειράματα είναι και μεγαλύτερος. Το τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζει διάφορους αλγόριθμους που χρησιμοποιήθηκαν ώστε να γίνει ο προσδιορισμός των συντεταγμένων των στόχων, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του καθενός και την ακρίβεια που έχει επιτευχθεί. Απαραίτητη πριν γίνει η εφαρμογή ενός αλγορίθμου είναι η περικοπή της εικόνας σε πολλά τμήματα, όπου το κάθε τμήμα θα απεικονίζει τον κάθε στόχο ξεχωριστά. Από τους αλγόριθμους που παρουσιάζονται ο πιο αξιόπιστος είναι αυτός της προσαρμογής έλλειψης καθώς παρέχει την τυπική απόκλιση των συντεταγμένων του κάθε στόχου και άρα την ποιότητα προσδιορισμού τους. Έτσι είναι γνωστή η ποιότητα των παρατηρήσεων που θα εισαχθούν έπειτα για να πραγματοποιηθεί η συνόρθωση. Μετά τη συνόρθωση με τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων είναι γνωστή η ακρίβεια των εικονοσυντεταγμένων του κέντρου του στόχου, ώστε να μπορεί να γίνει αξιολόγησή τους . Στο τέλος του κεφαλαίου αυτού παρουσιάζονται διάφορες αναλύσεις που αφορούν: στην ακρίβεια προσδιορισμού των εικονοσυντεταγμένων από κάθε αλγόριθμο στα υπόλοιπα που προκύπτουν μετά την συνόρθωση στην ακρίβεια του προσδιορισμού των Χ, Υ, Ζ που προκύπτουν, εάν ως παρατηρήσεις χρησιμοποιηθούν οι εικονοσυντεταγμένες που προέκυψαν από τους διάφορους αλγορίθμους στα υπόλοιπα που παρουσιάζονται μετά τον μετασχηματισμό των συντεταγμένων των στόχων εάν χρησιμοποιηθούν ως σημεία αναφοράς οι τρισδιάστατες συντεταγμένες των στόχων που προέκυψαν από τις μετρήσεις μέσω του AICON Σε όλες τις αναλύσεις, τα πιο αξιόπιστα αποτελέσματα προκύπτουν εάν ως παρατηρήσεις χρησιμοποιηθούν οι εικονοσυντεταγμένες που υπολογίστηκαν από την προσαρμογή της έλλειψης. Στο πέμπτο κεφάλαιο αναλύεται η λειτουργία του αλγορίθμου αποκωδικοποίησης για τους κωδικοποιημένους στόχους που έχουν ένα συγκεκριμένο πρότυπο. Το κυκλικό πρότυπο που διαθέτουν οι στόχοι είναι μια αλληλουχία δυαδικών αριθμών που δημιουργείται καταγράφοντας τις μεταβολές του λευκού με το μαύρο. Η κάθε αλληλουχία αντιστοιχεί σε έναν αριθμό εφόσον γίνει η μετατροπή του δυαδικού αριθμού σε ακέραιο αριθμό στο δεκαδικό σύστημα. Κάθε στόχος ανάλογα με τον αριθμό των bit που διαθέτει μπορεί να παράγει ισάριθμο αριθμό αλληλουχιών δυαδικών αριθμών. Για παράδειγμα ένας 14bit στόχος μπορεί να δημιουργήσει 14 διαφορετικές αλληλουχίες δυαδικών αριθμών μεταθέτοντας απλώς κάθε φορά το πρώτο ψηφίο του δυαδικού αριθμού προς το τέλος και έτσι δημιουργούνται 14 διαφορετικοί κωδικοί. Από όλους τους αριθμούς επιλέγεται ο μικρότερος και κατόπιν γίνεται μια αναζήτηση στον αντίστοιχο look up table για να βρεθεί η αντιστοιχία του αριθμού που επιλέχθηκε με τον κωδικό που παρέχεται από τον αλγόριθμο του AICON. Διάφορες οι αιτίες μπορούν να κάνουν δύσκολη είτε ακόμη και να καταστήσουν την αποκωδικοποίηση μη εφικτή, τέτοιες για παράδειγμα είναι: το μέγεθος των στόχων ο φωτισμός η ποιότητα κατασκευής τους Στο τέλος αυτού του κεφαλαίου γίνεται επίσης αναφορά και στον τρόπο αναγνώρισης των στόχων που είναι μη κωδικοποιημένοι και εύρεσης ομόλογων σημείων. Βασική συνθήκη για να επιτευχθεί η αναγνώριση είναι η εφαρμογή της εμπροσθοτομίας χρησιμοποιώντας τη συνθήκη συγγραμμικότητας με τη μέθοδο ελαχίστων τετραγώνων. Το έκτο κεφάλαιο παρουσιάζει τις βασικές λειτουργίες του προγράμματος συνόρθωσης LGC2 που έχει αναπτυχθεί στο CERN και το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό των τελικών συντεταγμένων των fiducials και των προβολών τους πάνω στο σύρμα. Γίνεται αναφορά στα βασικά είδη των παρατηρήσεων που χρησιμοποιούνται όπως το UVD που χρησιμοποιεί μοναδιαία διανύσματα και αποστάσεις, το UVEC που αποτελεί απλοποίηση του UVD αφού κάνει χρήση μόνο του μοναδιαίου διανύσματος και των παρατηρήσεων οριζόντιων και κατακόρυφων γωνιών οι οποίες είναι διαθέσιμες μόνο στην έκδοση του LGC2. Έπειτα γίνεται διάκριση στον τρόπο χειρισμού και επεξεργασίας των δεδομένων ανάλογα αν το αντικείμενο μελέτης είναι ένας στόχος ή ένα τεντωμένο σύρμα. Επίσης αναφέρεται πως οι προσωρινές συντεταγμένες στο χώρο για τους στόχους εξάγονται από το bundle adjustment report. Όσον αφορά το εγκατεστημένο σύρμα ο υπολογισμός των προσωρινών συντεταγμένων των σημείων του πραγματοποιείται με την τομή επιπέδων που ορίζονται από το κέντρο προβολής της φωτογραφίας και δυο σημείων του σύρματος. Αυτή η τομή ορίζει μια ευθεία που αναπαριστά το σύρμα. Έπειτα ορίζεται τομή των ακτίνων από το κέντρο προβολής προς το σύρμα ώστε να προσδιοριστούν οι προσωρινές συντεταγμένες στο χώρο των σημείων που είναι προς αναζήτηση. Το έβδομο κεφάλαιο ασχολείται με τον υπολογισμό της απόστασης στο χώρο, αλλά και των συνιστωσών της ακτινικής και κατακόρυφης απόστασης των σταθερών στόχων από το τεντωμένο σύρμα. Για τον προσδιορισμό των αποστάσεων αυτών πραγματοποιήθηκαν 10 πειράματα - εφαρμογές σε ένα τμήμα του κρυομαγνήτη στον LHC όπου έγινε εγκατάσταση των στόχων και του τεντωμένου σύρματος. Σε κάθε πείραμα πραγματοποιήθηκαν 30 με 35 λήψεις φωτογραφιών από διαφορετικές θέσεις με διαφορετικές στροφές στην κάμερα με σκοπό την βέλτιστη κάλυψη και κατανομή των φωτογραφιών στην περιοχή. Μετά τον προσδιορισμό των τριδιάστατων συντεταγμένων των σταθερών στόχων και του σύρματος, γίνεται η προβολή αυτών των στόχων στο σύρμα. Τα σημεία προβολής εισάγονται στο πρόγραμμα LGC2 για να γίνει η τελική συνόρθωση και να υπολογιστούν οι τελικές συντεταγμένες των σταθερών στόχων και των προβολών τους στο σύρμα ώστε να υπολογιστούν οι αποστάσεις. O υπολογισμός των αποστάσεων και η εκτίμηση των ακριβειών τους γίνεται χρησιμοποιώντας αρχικά όλες τις φωτογραφίες από κάθε πείραμα (30-35) και έπειτα χρησιμοποιώντας 3, 4, 5 και 6 κάμερες-φωτογραφίες σε συγκεκριμένες θέσεις. Η παραπάνω διερεύνηση έγινε προκειμένου να προκύψει ο ελάχιστος αριθμός καμερών που ικανοποιείται την επιθυμητή ακρίβεια. Από την ανάλυση των αποτελεσμάτων προκύπτει ότι η καλύτερη ακρίβεια επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας όλες τις φωτογραφίες που ελήφθησαν από κάθε μια κάμερα. Το ελάχιστο πλήθος των καμερών που κρίνεται ότι αποδίδει ικανοποιητικά αποτελέσματα είναι 4 κάμερες όπου οι ακρίβεια προσδιορισμού της απόστασης των σταθερών στόχων είναι της τάξης των ±15 μm έως ±20 μm. Το όγδοο κεφάλαιο παρουσιάζει τα συμπεράσματα της εργασίας και προτάσεις για την καλύτερη εφαρμογή της. Ο αλγόριθμος εντοπισμού των στόχων έχει τη δυνατότητα ανίχνευσης και εντοπισμού σχεδόν όλων των στόχων των οποίων η διάμετρος είναι μεγαλύτερη από 4-5 pixel. Για μεγέθη στόχων με διάμετρο άνω των 4-5 pixel η ακρίβεια και η αξιοπιστία του αλγορίθμου είναι ιδιαίτερα ικανοποιητική. Από τις συγκρίσεις που πραγματοποιήθηκαν μεταξύ του αριθμού των στόχων που εντοπίστηκαν από τον αλγόριθμο του AICON και τον αναπτυχθέντα αλγόριθμο τα αποτελέσματα ήταν ταυτόσημα. Από τους αλγορίθμους προσδιορισμού των εικονοσυντεταγμένων των στόχων, ο πιο ακριβής και αξιόπιστος είναι αυτός που κάνει τη χρήση της προσαρμογής της έλλειψης, με συνόρθωση ελαχίστων τετραγώνων. Η ακρίβεια τόσο των εικονοσυντεταγμένων όσο και των συντεταγμένων στο χώρο των στόχων είναι σχεδόν ταυτόσημη με αυτή που επιτυγχάνεται με το AICON. Συγκεκριμένα η ακρίβεια προσδιορισμού των εικονοσυντεταγμένων είναι της τάξης ± 0.03 pixel έως ± 0.05 pixel, ενώ στον τρισδιάστατο χώρο από ± 3 μm έως ± 8 μm για αποστάσεις που κυμαίνονται στο 1.0 m . Η τάξη μεγέθους αυτών των τιμών αποδεικνύει την ικανοποιητική ακρίβεια προσδιορισμού των θέσεων των στόχων. Επιπλέον η αποκωδικοποίηση των στόχων, καθώς και η εύρεση ομόλογων σημείων χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις συγγραμμικότητας με συνόρθωση ελαχίστων τετραγώνων προσδίδουν ικανοποιητική ακρίβεια στη συσχέτιση των στόχων στις φωτογραφίες. Σε σειρά πειραμάτων με συνολικό αριθμό 16000 κωδικοποιημένων στόχων, πάνω από το 98% των κωδικοποιημένων στόχων που ανιχνεύτηκαν από το AICON έλαβαν τον ίδιο κωδικό και από τον αναπτυχθέντα αλγόριθμο. Το γεγονός αυτό δηλώνει την μεγάλη αξιοπιστία του αλγορίθμου αποκωδικοποίησης των κωδικοποιημένων στόχων. Τέλος όσον αφορά στον προσδιορισμό των αποστάσεων των fiducials από το τεντωμένο σύρμα, έγινε με ακρίβεια της τάξης των ±15 μm έως ±20μm. Αυτή η ακρίβεια είναι αντίστοιχη με αυτή που επιτυγχάνεται μέσω της μεθόδου ecartometry που έχει αναπτυχθεί στο CERN για την μέτρηση κάθετων αποστάσεων από τα fiducials προς το τεντωμένο σύρμα. Λόγω της έλλειψης κατάλληλου εξοπλισμού αλλά και των συνθηκών κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, δεν ήταν δυνατός ο ακριβής ορισμός του συστήματος αναφοράς, γεγονός που καθιστά δύσκολο τον προσδιορισμό των συνιστωσών της απόστασης (ακτινικής και κατακόρυφης). Προκειμένου να επιτευχθεί αυτό θα πρέπει να εγκατασταθούν δυο υψηλής ακρίβειας κλισίμετρα ώστε να γίνει ο ακριβής ορισμός της κατακορύφου. Η διαδικασία που αναπτύχτηκε στην εργασία αυτή με τη λήψη φωτογραφιών και τη χρήση των αλγορίθμων που αναπτύχθηκαν μπορούν να κάνουν προσδιορισμό θέσεων των στόχων με ακρίβεια ±7 μm όσο και των αποστάσεων των fiducials από το τεντωμένο σύρμα με ακρίβεια ±15 μm έως ±20 μm. Ο προσδιορισμός των αποστάσεων επιτυγχάνεται με ακρίβεια αντίστοιχη της προηγούμενης διαδικασίας που εφαρμόζονταν στο CERN για το σκοπό αυτό. Έτσι εκτός από την επιθυμητή ακρίβεια, επιτυγχάνεται και η αυτοματοποίηση των μετρήσεων, ώστε να εξαλείφεται η πιθανότητα παρουσίας χονδροειδών σφαλμάτων λόγω του ανθρώπινου παράγοντα. Τέλος για την ακριβή μέτρηση των ακτινικών και κατακόρυφων αποστάσεων των σταθερών στόχων (fiducials) από το τεντωμένο σύρμα προτείνεται να εγκατασταθούν δυο ειδικά κλισίμετρα υψηλής ακρίβειας να εγκατασταθούν στο πεδίο όπου θα είναι εγκατεστημένες οι κάμερες, έτσι ώστε να πραγματοποιείται με ακρίβεια ο ορισμός της κατακορύφου του συστήματος αναφοράς και έτσι ο μετασχηματισμός θα είναι περισσότερο ακριβής. Στην περίπτωση αυτή δεν θα υπάρχει επιρροή του μετασχηματισμού στην ακρίβεια των ακτινικών και κατακόρυφων αποστάσεων και θα εξαρτώνται κυρίως από την ακρίβεια προσδιορισμού των σημείων και του σύρματος. Σήμερα λόγω του υπάρχοντος εξοπλισμού και συνθηκών αυτό δεν είναι εφικτό. Για αυτό γίνεται ιδιαίτερη αναφορά στην απόσταση στο χώρο η οποία είναι ανεξάρτητη από τα συστήματα αναφοράς. Τέλος, ο ελάχιστος αριθμός καμερών που προτείνεται να εγκατασταθούν στο πεδίο για την αυτόματη λήψη φωτογραφιών χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση είναι τέσσερις, όπου εξασφαλίζουν την επιθυμητή ακρίβεια προσδιορισμού των συντεταγμένων και των αποστάσεων. el
heal.advisorName Λάμπρου, Ευαγγελία el
heal.advisorName Lambrou, Evangelia en
heal.committeeMemberName Πανταζής, Γεώργιος el
heal.committeeMemberName Λάμπρου, Ευαγγελία el
heal.committeeMemberName Γεωργόπουλος, Ανδρέας el
heal.committeeMemberName Pantazis, Georgios en
heal.committeeMemberName Lambrou, Evangelia el
heal.committeeMemberName Georgopoulos, Andreas en
heal.academicPublisher Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας el
heal.academicPublisherID ntua
heal.numberOfPages 182 σ.
heal.fullTextAvailability true

Files in this item

The following license files are associated with this item:

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα Except where otherwise noted, this item's license is described as Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα