16020

16020

استخراج نقاط مسطح يا فرورفتگي از تصاوير هوايي با استفاده از بينايي دوگانه

كارشناسي ارشد

هوش مصنوعي رباتيك

فروردين ماه 1395

فروردين ماه 1395

دكتر پيمان كبيري

كامپيوتر

چكيده تطابق دوگانه در تصاوير بويژه تصاوير هوايي يكي از چالشهاي مهم در بينايي ماشين و سنجش از دور است. محاسبه مدل¬هاي ارتفاعي رقومي (DEM) از زمينه¬هاي پركاربرد در تصاوير دوگانه است كه پژوهش¬هاي گسترده¬اي در مورد آن انجام گرفته و شدت اين پژوهش¬ها در سال¬هاي اخير به مراتب بيشتر شده است. هدف اصلي از تطابق تصاوير دوگانه كه بعنوان مهمترين زير شاخه بينايي دوگانه، تعيين فاصله اشيا موجود در صحنه يا به عبارتي بدست آوردن اطلاعات عمق است. كاربردهايي نظير، مدل كردن سه¬بعدي تصاوير، شناسايي موانع بكمك ربات و مسيريابي، پايش در محيط¬هاي امنيتي و تحليل تصاوير پزشكي به اطلاعات عمق صحنه نياز دارد. همه تصاويري كه توسط هر دوربيني گرفته مي¬شود داراي دو بعد است. بعد سوم بعدي نامعلوم است. بعد سوم مي¬تواند شامل اطلاعات مفيدي مانند ارتفاع نقاط يا اشيا باشد. براي تناظريابي بايد نقطه مورد نظر را در يك تصوير مشخص كرد و متناظر اين نقطه را در تصوير ديگر يافت. به كمك اين تناظر و خط مبناي دو دوربين مي¬توان مختصات سه¬بعدي و الگوي رقومي ارتفاع را بدست آورد. در اين راستا مهمترين كار، افزايش سرعت اجرا، دقت و نيز كاهش پيچيدگي محاسباتي است. بنابراين از تصاوير دوگانه رقومي هوايي با وضوح تصوير بالا براي افزايش دقت استفاده مي¬شود. روش¬هاي گوناگوني براي تناظريابي ارائه شده است. روش¬هاي اوليه روش¬هاي محلي هستند كه تنها از ويژگي¬هاي نقاط همسايگي يك نقطه براي تشخيص شباهت آن نقطه با نقطه¬اي در تصوير دوم استفاده مي¬كنند شبيه¬ترين نقطه را نقطه متناظر در نظر مي¬گيرند. دسته دوم روش¬هاي سراسري هستند. در روش¬هاي سراسري تمام نقاط تصوير همزمان تناظريابي مي¬شوند. روش¬هاي سراسري هم مي¬تواند به صورت نقطه¬اي انجام بپذيرد و هم بصورت ناحيه¬اي انجام بپذيرد. روش سراسري برپايه¬ي نقطه به مراتب دقيق¬تر از روش بر پايه ناحيه است. چون در روش بر پايه نقطه تك تك نقاط را مورد تناظريابي قرار مي¬دهد نقطه متناظر دقيقتري را پيدا مي¬كند. در اين روش ابتدا بايد توسط الگوريتم¬هاي نقطه به نقطه استخراج ويژگي، بهترين ويژگي¬ها را استخراج نمود تا بتوان از ويژگي¬هاي استخراج شده جهت تناظريابي مناسب استفاده نمود. براي تناظريابي ابتدا نقاط متناظر با هم تطابق داده مي¬شوند. سپس نقاطي كه به اشتباه تناظريابي شده¬اند حذف مي¬شوند. پس از اطمينان از نقاط متناظر برداري تحت عنوان بردار توصيفگر براي تناظريابي كليه نقاط مورد استفاده قرار مي¬گيرد. پس از تناظريابي، براي همه نقاط مقدار نقشه اختلاف با پويش خطوط هم به صورت ستوني و هم به صورت سطري انجام مي¬شود تا مقدار نقشه اختلاف دو تصوير را بتوان محاسبه كرد. پس از محاسبه مقدار نقشه اختلاف حالت سه¬بعدي آن بدست مي¬آيد. ولي از آن¬جا كه روش بر پايه ناحيه يك ناحيه را مورد جستجو قرار مي¬دهد تا ناحيه متناظر خود را پيدا كند، پس مي¬تواند كمي از نظر دقت از روش برپايه نقطه ضعيفتر عمل كند. از محاسبه بعد سوم مي¬تواند اطلاعات مفيدي استخراج نمود. با محاسبه بعد سوم مدل سه¬بعدي تصاوير مورد نظر قابل نمايش است. با توجه به مدل سه¬بعدي بدست آمده مي¬توان عوارض مربوط به ناحيه را محاسبه نمود و از اين عوارض كليه مناطق كه داراي فرورفتگي، برآمدگي و ناحيه هموار، بخصوص در مناطق كوهستاني است، محاسبه مي¬شود. از محاسن محاسبه عوارض نواحي در مناطق كوهستاني مي¬تواند مكان مناسب جهت پروژه¬هاي سدسازي يا جلوگيري از سيلاب در منطقه باشد. كاربرد محاسن عوارض در مناطق شهري هم مي¬تواند ارتفاع ساختمان¬هاي موجود در يك شهر را محاسبه كند. در اين پژوهش مدل سه¬بعدي مورد نظر در دو مكان هم مناطق شهري و هم مناطق كوهستاني مورد آزمايش قرار گرفته است. واژه‌هاي كليدي: بينايي دوگانه، مدل ارتفاعي رقومي، تطابق دوگانه، نقاط متناظر، الگوريتم¬هاي تطابق نقطه به نقطه.