ارائه يك روش نوين در توجيه مطلق فريم‌هاي متوالي ويديو به منظور تهيه نقشه نماهاي معابر شهري

A New Method for Absolute Orientation of Video Frames in Urban Scenes 3D Reconstruction Process

در سالهای اخیر، بازسازی سه بعدی جزئیات محیط با استفاده از روش‌های ویدیوگرامتری مطرح در بینایی كامپیوتر بسیار مورد توجه جامعه فتوگرامتری بردكوتاه قرار گرفته است. از اینرو، در این تحقیق یك روش كارا جهت توجیه مطلق فریم‌های متوالی ویدیو به منظور تهیه نقشه نمای معابر شهری با دقت بالا ارائه گردیده است. به طور كلی تولید مدل سه بعدی از دنباله تصاویر ویدیویی شامل پنج گام اصلی كالیبراسیون دوربین، استخراج فریم‌های كلیدی ، توجیه اولیه و نسبی فریم‌ها، توجیه نهایی و مطلق و در نهایت بازسازی سه بعدی كامل جزئیات می‌باشد. در این مقاله پیش فرض این است كه گام‌های كالیبراسیون دوربین و استخراج فریم‌های كلیدی قبلا انجام شده و هدف توجیه مطلق فریم‌های كلیدی با روشی كارا است. روش ارائه شده از تركیب روش‌های ویدیوگرامتری و نقشه برداری كلاسیك جهت توجیه مطلق فریم‌ها بهره می‌گیرد. بدین صورت كه پس از توجیه نسبی فریم‌ها و تشكیل یك مدل سرشكن شده از نمای مورد نظر به روش ویدیوگرامتری، به كمك نقاط كنترل موجود در فریم‌ها كه مختصات آن‌ها از نقشه‌برداری كلاسیك به دست آمده است، پارامترهای توجیه مطلق فریم‌های تصویری محاسبه می‌شود. طراحی و پیاده‌سازی بخش‌های مختلف روش پیشنهادی به گونه‌ای بوده است كه بتواند برای نماهای شهری دارای بافت ضعیف و تكراری و شرایط نامناسب نوری نیز دقت كافی را ارائه نماید. بررسی‌ها نشان از سرعت بالای انجام پردازش‌ها و میزان دقت نقاط سه بعدی بازسازی شده در حدود سانتی‌متر دارند به گونه‌ای كه برای مولفه‌های مسطحاتی (موازی صفحه تصویر) خطای كمتر از 6 سانتی‌متر با انحراف معیار حدود 3 سانتی‌متر و برای مولفه ارتفاعی (در راستای محور اپتیكی) خطای كمتر از 7 سانتی‌متر با انحراف معیار 2 سانتی‌متر به دست آمد. از اینرو از روش پیشنهادی می‌توان بصورت عملی برای تهیه نقشه‌های بزرگ مقیاس نمای معابر شهری استفاده نمود.

Nowadays building three dimensional models using a sequence of images of the scene is an important issue in close range photogrammetry known as videogrammetry. In this paper, we propose an efficient absolute orientation of video frames method for urban 3D reconstruction and mapping. Generally, we have five steps for 3D reconstruction from video sequence: camera calibration, key frames extraction, relative orientation of key frames, absolute orientation of key frames and dense 3D reconstruction. We suppose the calibration step and key frames extraction step are done beforehand and our purpose is absolute orientation of video frames with an effective method. The method uses videogrammetric solution in combination with surveying for absolute orientation. After relative orientation of video frames and creating an adjusted model from the scene, absolute orientation is done using the control points just in first and last frames. The results in real scene shows the efficiency of the method.