Методы поиска соответствий на изображениях трёхмерных сцен

• Автор: Гошин, Егор Вячеславович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ моделей и технологий стереореконструкции, формулировка задач исследования
1.1 Модель регистрации изображений
1.2 Модель формирования разноракурсных изображений
1.3 Методы, алгоритмы и технологии реконструкции ЗВ сцен
1.4 Конкретизация задачи сопоставления без ректификации
1.5 Выводы к главе
Глава 2. Разработка модели и алгоритмов сопоставления изображений при известных условиях съёмки
2.1 Общая модель сопоставления изображений с учетом эпиполярных ограничений
2.2 Сопоставление фрагментов изображений, соответствующих точкам на эпиполярных линиях
2.3 Алгоритм нахождения соответствующих точек на эпиполярных линиях с использование весовых коэффициентов штрафа
2.4 Метод и алгоритм прореживающей фильтрации
2.5 Выводы к главе
Глава 3. Алгоритмы ЗБ реконструкции при неизвестных условиях съёмки на основе согласованной идентификации
3.1 Технология реконструкции ЗБ-сцен при неизвестных условиях регистрации разпоракурспых изображений
3.2 Формулировка задачи идентификации фундаментальной матрицы
3.3 Метод согласованной идентификации
3.4 Метод и вычислительный алгоритм последовательного формирования множества согласованных оценок
3.5 Сравнение с алгоритмом 11А^АС
3.6 Решение задачи автокалибровки
3.7 Выводы к главе
Глава 4. Экспериментальные исследования
4.1 Описание информационной технологии
4.2 Моделирование сцен и разноракурсных изображений
4.3 Результаты ЗБ-реконструкции с использованием алгоритма поиска соответствий точкам на эпиполярных линиях
4.4 Построение цифровой модели местности но разноракурсным изображениям при учёте эпиполярных ограничений весовыми коэффициентами штрафа
4.5 Выводы к главе
Заключение
Список цитируемой литературы
Приложение А. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014616002, Программный комплекс «СтереоЦМР»
Приложение Б. Акт о внедрении результатов диссертационной работы

Введение
В последние годы наблюдается возрастающий интерес к системам компьютерного зрения. Эти системы используются для решения задач безопасности, контроля продукции, автоматизации производства, наблюдения и анализа фоно-целевой обстановки и др. В комплексе задач, связанных с созданием систем компьютерного зрения, одной из важных является задача реконструкции трёхмерных сцен по разпоракурсным изображениям. Например, в системах дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) космические разноракурсные снимки используются для формирования цифровых моделей местности (ЦММ), для определения координат формы и размеров трёхмерных объектов на поверхности Земли. Реконструкция трёхмерных цифровых моделей сцен используется в перспективных системах мобильных роботов, беспилотных летательных аппаратов, автомобилей и др.
Большой вклад в развитие теории и разработку методов и алгоритмов реконструкции трёхмерных моделей по разноракурсным изображениям, в т.ч, для систем технического зрения, внесли отечественные (Гиммельфарб Г.Л., Желтов С.Ю., Визильтер Ю.В., Киричук B.C., Грузман И.С., Гомозов O.A., Кузнецов A.E., Лукьяница A.A.) и зарубежные (Поллефейсом М, Хартли Р., Цпссерман Э, Лонге-Хиггинс К., Форсайт Д., Понс Ж, Маллои Ж., Монассе П. и др.) учёные.
Реконструкция трёхмерной сцены по двум и более изображениям является одной из наиболее сложных задач компьютерной обработки изображений. Известно, что центральной проблемой в задаче стереозрсния является нахождение соответствующих точек па различных видах сцены. Для упрощения поиска соответствующих точек обычно осуществляют ректификацию разноракурсных изображений - выравнивание эпиполярных линий путём проективного преобразования с использованием заданной или вычисленной по тестовым точкам фундаментальной матрицы, задающей

Это соотношение можно также представить в виде: <і(т',Г) = 0,
(2.5)
где - расстояние от точки (и',у') до эпиполярной прямой 1',
соответствующей точке ш:
(здесь Г представлена как ах' + Ьу' + с = 0). Учет эпиполярных ограничений может быть осуществлен, по крайней мере, двумя различными способами.
1. Ограничение в виде равенства:
Это равенство накладывает строгое условие на соблюдение эпиполярных ограничений. В большинстве случаев, данное требование может быть выполнено только в случае вещественных координат сопоставляемых точек. Кроме того, фундаментальная матрица в этом случае должна быть вычислена точно.
2. Ограничение в виде неравенства:
Это ограничение создаёт «полосу» вдоль эпиполярной линии, внутри которой может быть найдена соответственная точка. Этот способ учета эпиполярных ограничений требует выбора порога, что может представлять некоторые трудности.
Эпиполярные ограничения могут также задаваться в виде требования близости к эпиполярной линии. Учет этих требований может быть реализован, например, в виде весового коэффициента штрафа. Очевидно, что при этом мера сходства точек должна быть монотонно возрастающей функцией относительно расстояния от точки до эпиполярной линии:
(2.6)
й?(ш',Г) = 0.
(2.7)
(2.8)