Методы и алгоритмы анализа, передачи и визуализации данных в системах компьютерного стереозрения

• Автор: Протасов, Станислав Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление
Оглавление.
Введение

Глава 1. Современные модели, методы и алгоритмы компьютерного стереозрения

1.1. Компьютерное стереозрение с точки зрения искусственноинтеллектуальных систем.

1.2. Обзор существущих моделей, методов и алгоритмов компьютерного стереозрения

1.2.1. Математические модели компьютерного стереозрения.

1.2.2. Способы получения стереоизображений

1.2.3. Классификация алгоритмов стерсосопоставления.

1.2.4. Методы и алгоритмы получения трхмерных данных по карте глубины.

1.3. Выводы о существующих моделях, методах и алгоритмах компьютерного стереозрения

Глава 2. Математическая модель компьютерного стереозрения
2.1. Модел ь копьютерного стереозерния
2.2. Выводы.
Глава 3. Методы получения и анализа стереопотока
3.1. Задачи систем стереозрения реального времени.
3.2. Метод синхронизации камер
3.3. Метод стереокалибровки камер.
3.4. Метод ректификации изображений на основании данных стереокалибровки
3.5. Метод ректификации стереоизображений по сцене без калибровки камер.
3.6. Цветовая калибровка изображений
3.7. Передача изображений.
3.8. Модификации локальных алгоритмов стереосопоставление.
3.8.1. Интегральные градиентные изображения.
3.8.2. Оценка алгоритмов стерсосопоставления
3.8.3. Постфильтрация диспаритетов.
3.8.4. Выделение множества точек для построения модели
3.8.5. Применение СРвРи к задаче стереосопоставления
3.8.6. Выводы о модификациях локальных алгоритмов стереосопоставления.
3.9. Трхмерное моделирование по карте глубины
3 Подавление шумов.
3 Выводы о методах получения и анализа стереопотока
4. Анализ и разработка программного комплекса.
4.1. Архитектура системы
4.2. Характеристики производительности системы
4.3. Практические приложения распределнного программного комплекса компьютерного стерсозрения
4.4. Выводы.
Заключение.
Список литерату


Объем диссертации составляет 4 страницы, включая 4 страниц основного текста, содержащего рисунка и 2 таблицы. Содержание работы. Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, определены научная новизна и практическая значимость. Первая глава посвящена рассмотрению и анализу имеющихся математических моделей, описывающих предметную область компьютерного стереозрения, существующие подходы к захвату и обработке стереоизображений. Рассмотрены классические модели оптической системы камеры из современной () классификации Д. Форсайта и Ж. Понса []: модель камеры-обскуры (pinhole model) и проективная модель. Рассмотрен основной принцип классификации алгоритмов стереосопоставления, опирающийся на размеры окрестности каждой точки сцены, учитывающейся при поиске соответствий. Рассмотрены основные существующие подходы к формированию пространственных данных по дальнометрическим изображениям. Вторая глава посвящена разработке математической модели компьютерного стереозрения. Вводятся базовые объекты, которыми оперируют при описании информационных процессов в системах стереозрения, и с их помощью производится построение модели формирования стереопотока по потокам кадров с двух камер. В главе на основании введённого определения стереопотока доказана достаточность разработанного математического аппарата для разработки предлагаемой математической модели. Приведена структура математической модели формирования стсрсопотока и дано обоснование для предлагаемой структуры. В главе также предложены варианты расширения модели для стереовизуализации и стереосопоставления. Третья глава посвящена конкретизации предложенной математической модели и реализации модулей модели в виде алгоритмов. В соответствии с предложенной во второй главе математической моделью системы стереозреиия в главе рассматриваются: оригинальный метод синхронизации потоков кадров; методы ректификации пар изображений; метод цветовой калибровки изображений. В основе метода синхронизации потоков изображений с и5В-камер лежат результаты исследования статистических характеристик потока кадров, получаемых с различных \гсЬ-камер. В главе рассмотрены два метода ректификаций изображений. Первый метод базируется на общепринятой проекционной модели камеры и использует известные методы стереокалибровки камер. Второй представленный метод ректификации изображений является оригинальной разработкой. Он базируется на подходе к задаче стабилизации видео, в котором основой метода решения является нахождение трансформации изображения в последующие. Представлен метод пост-фильтрации диспаритетов, использующий гипотезу связности Хенкеля. Основой метода являет послойная фильтрация карт диспаритетов и исключение связных областей с площадями, не превышающим заданный порог, которые можно принять за несистематическую ошибку вычислений. Предложен метода формирования трёхмерных полигональных моделей снимаемой сцены в реальном времени. Метод предполагает предварительный отбор точек с учётом опорной сетки для снижения вычислительной нагрузки при визуализации и линейную интерполяцию промежуточных значений. Суть метода состоит в построчной триангуляции, где для каждой четвёрки соседних точек строится два треугольника с меньшей диагональю. На этапе формулирования требований выделены роли пользователей системы: «конфигуратор модуля захвата», «пользователь модуля захвата» и «пользователь модуля визуализации». Проведено разграничение функциональности модулей системы. На этапе проектирования в соответствии с решаемыми задачами сформирована иерархия основных классов. Для модуля захвата выделено разбиения на пакеты захвата, калибровки и сетевого взаимодействия. ШВ-камер и метода ректификации изображений по сцене без стереокалибровки камер. В заключении сформулированы основные результаты работы. Создана расширяемая математическая модель получения и обработки стереоизображений, совместимая с современными программными решениями в этой области и описывающая информационные процессы в системах компьютерного стереозрения.