Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία
Το πλήθος δυνατοτήτων των UAVs στη Φωτογραμμετρία, αναγνωρίστηκε από τότε που έγιναν διαθέσιμα σε εμπορικό επίπεδο. Σήμερα, η συνεχής πρόοδος της τεχνο-λογίας τους επιτρέπει τη δημιουργία ευκολότερων στη χρήση, μικρότερων και φθηνό-τερων λύσεων. Η κύρια παράμετρος υστέρησης αυτών των λύσεων σε σχέση...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10639 |
| id |
nemertes-10889-10639 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Φωτογραμμετρία ΣΜηΕΑ Χωρική παραμόρφωση Κυλιόμενο κλείστρο Γεωμετρική βαθμονόμηση Photogrammetry UAVs Spatial distortion Rolling shutter Geometric calibration 526.982 5 |
| spellingShingle |
Φωτογραμμετρία ΣΜηΕΑ Χωρική παραμόρφωση Κυλιόμενο κλείστρο Γεωμετρική βαθμονόμηση Photogrammetry UAVs Spatial distortion Rolling shutter Geometric calibration 526.982 5 Αργυρόπουλος, Νικόλαος Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία |
| description |
Το πλήθος δυνατοτήτων των UAVs στη Φωτογραμμετρία, αναγνωρίστηκε από τότε που έγιναν διαθέσιμα σε εμπορικό επίπεδο. Σήμερα, η συνεχής πρόοδος της τεχνο-λογίας τους επιτρέπει τη δημιουργία ευκολότερων στη χρήση, μικρότερων και φθηνό-τερων λύσεων. Η κύρια παράμετρος υστέρησης αυτών των λύσεων σε σχέση με πιο εξειδικευμένες, είναι οι κάμερες με τις οποίες είναι εξοπλισμένα.
Τα περισσότερα εμπορικά UAVs φέρουν μηχανές με πολύ μικρό εστιακό μήκος, της τάξης των 10mm, χαμηλής ποιότητας φακούς και αισθητήρες με πολύ μικρό μέγε-θος pixel. Αυτές οι παράμετροι παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της 3D ανα-παράστασης μιας φωτογραφιζόμενης σκηνής, εφόσον μπορούν να προκαλέσουν ση-μαντική μείωση της γεωμετρικής ακρίβειας των 3D μοντέλων με την εισαγωγή διαφο-ρετικών τύπων χωρικών παραμορφώσεων. Πέραν των χωρικών παραμορφώσεων που προκαλούν οι φακοί, και για τις οποίες έχουν προταθεί πολυάριθμα μαθηματικά μοντέλα περιγραφής και διόρθωσής τους, υπάρχει και μία ακόμη πηγή χωρικών πα-ραμορφώσεων η οποία δεν έχει αναλυθεί επαρκώς. Αυτή η χωρική παραμόρφωση προκαλείται από το λεγόμενο κυλιόμενο ή ηλεκτρονικό κλείστρο, που χρησιμοποιούν οι μηχανές με αισθητήρες τύπου CMOS, σε συνδυασμό με την ύπαρξη σχετικής κίνη-σης μεταξύ της μηχανής και της φωτογραφιζόμενης σκηνής. Στα πλαίσια της παρού-σας εργασίας, προτείνεται ένα μαθηματικό μοντέλο περιγραφής αυτής της χωρικής παραμόρφωσης και επίσης αναπτύσσεται μία μεθοδολογία á posteriori διόρθωσής της.
Για τη διόρθωση των παραπάνω χωρικών παραμορφώσεων, αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο λογισμικό πακέτο -που ονομάστηκε ImageCor- το οποίο επιτρέπει τη βαθμονόμηση της μηχανής σχετικά με τις παραμέτρους εσωτερικού και εξωτερικού προσανατολισμού της, η διόρθωση των διαστροφών του φακού/συστήματος φακών και τέλος, η διόρθωση της παραμόρφωσης του κυλιόμενου κλείστρου. Η τελευταία πραγματοποιείται για μία γενική περίπτωση φωτογραφιών, και συγκεκριμένα για φω-τογραφίες με άγνωστο εξωτερικό προσανατολισμό.
Τέλος, εξετάζεται η γεωμετρική ακρίβεια που επιτυγχάνεται πριν και μετά τις διορ-θώσεις αυτές σε 3D μοντέλα, χρησιμοποιώντας εικόνες από διαφορετικές πτήσεις. Τα αποτελέσματα αυτής της σύγκρισης καθιστούν σαφές ότι, ακόμα και με τη χρήση φθηνών UAVs, εξοπλισμένων με χαμηλής ποιότητας φωτογραφικές μηχανές, μπορεί να επιτευχθεί εξαιρετικά υψηλή γεωμετρική πιστότητα. |
| author2 |
Νικολακόπουλος, Κωνσταντίνος |
| author_facet |
Νικολακόπουλος, Κωνσταντίνος Αργυρόπουλος, Νικόλαος |
| format |
Thesis |
| author |
Αργυρόπουλος, Νικόλαος |
| author_sort |
Αργυρόπουλος, Νικόλαος |
| title |
Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία |
| title_short |
Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία |
| title_full |
Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία |
| title_fullStr |
Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία |
| title_full_unstemmed |
Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία |
| title_sort |
χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (uav) στη γεωλογία |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10639 |
| work_keys_str_mv |
AT argyropoulosnikolaos chrēsēmēepandrōmenōnaeriōnochēmatōnuavstēgeōlogia AT argyropoulosnikolaos useofunmannedaerialvehiclesuavingeology |
| _version_ |
1771297210071252992 |
| spelling |
nemertes-10889-106392022-09-05T11:16:45Z Χρήση μη επανδρωμένων αέριων οχημάτων (UAV) στη Γεωλογία Use of unmanned aerial vehicles (UAV) in Geology Αργυρόπουλος, Νικόλαος Νικολακόπουλος, Κωνσταντίνος Νικολακόπουλος, Κωνσταντίνος Κουκουβέλας, Ιωάννης Σαμπατακάκης, Νικόλαος Argyropoulos, Nikolaos Φωτογραμμετρία ΣΜηΕΑ Χωρική παραμόρφωση Κυλιόμενο κλείστρο Γεωμετρική βαθμονόμηση Photogrammetry UAVs Spatial distortion Rolling shutter Geometric calibration 526.982 5 Το πλήθος δυνατοτήτων των UAVs στη Φωτογραμμετρία, αναγνωρίστηκε από τότε που έγιναν διαθέσιμα σε εμπορικό επίπεδο. Σήμερα, η συνεχής πρόοδος της τεχνο-λογίας τους επιτρέπει τη δημιουργία ευκολότερων στη χρήση, μικρότερων και φθηνό-τερων λύσεων. Η κύρια παράμετρος υστέρησης αυτών των λύσεων σε σχέση με πιο εξειδικευμένες, είναι οι κάμερες με τις οποίες είναι εξοπλισμένα. Τα περισσότερα εμπορικά UAVs φέρουν μηχανές με πολύ μικρό εστιακό μήκος, της τάξης των 10mm, χαμηλής ποιότητας φακούς και αισθητήρες με πολύ μικρό μέγε-θος pixel. Αυτές οι παράμετροι παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της 3D ανα-παράστασης μιας φωτογραφιζόμενης σκηνής, εφόσον μπορούν να προκαλέσουν ση-μαντική μείωση της γεωμετρικής ακρίβειας των 3D μοντέλων με την εισαγωγή διαφο-ρετικών τύπων χωρικών παραμορφώσεων. Πέραν των χωρικών παραμορφώσεων που προκαλούν οι φακοί, και για τις οποίες έχουν προταθεί πολυάριθμα μαθηματικά μοντέλα περιγραφής και διόρθωσής τους, υπάρχει και μία ακόμη πηγή χωρικών πα-ραμορφώσεων η οποία δεν έχει αναλυθεί επαρκώς. Αυτή η χωρική παραμόρφωση προκαλείται από το λεγόμενο κυλιόμενο ή ηλεκτρονικό κλείστρο, που χρησιμοποιούν οι μηχανές με αισθητήρες τύπου CMOS, σε συνδυασμό με την ύπαρξη σχετικής κίνη-σης μεταξύ της μηχανής και της φωτογραφιζόμενης σκηνής. Στα πλαίσια της παρού-σας εργασίας, προτείνεται ένα μαθηματικό μοντέλο περιγραφής αυτής της χωρικής παραμόρφωσης και επίσης αναπτύσσεται μία μεθοδολογία á posteriori διόρθωσής της. Για τη διόρθωση των παραπάνω χωρικών παραμορφώσεων, αναπτύχθηκε ένα πρωτότυπο λογισμικό πακέτο -που ονομάστηκε ImageCor- το οποίο επιτρέπει τη βαθμονόμηση της μηχανής σχετικά με τις παραμέτρους εσωτερικού και εξωτερικού προσανατολισμού της, η διόρθωση των διαστροφών του φακού/συστήματος φακών και τέλος, η διόρθωση της παραμόρφωσης του κυλιόμενου κλείστρου. Η τελευταία πραγματοποιείται για μία γενική περίπτωση φωτογραφιών, και συγκεκριμένα για φω-τογραφίες με άγνωστο εξωτερικό προσανατολισμό. Τέλος, εξετάζεται η γεωμετρική ακρίβεια που επιτυγχάνεται πριν και μετά τις διορ-θώσεις αυτές σε 3D μοντέλα, χρησιμοποιώντας εικόνες από διαφορετικές πτήσεις. Τα αποτελέσματα αυτής της σύγκρισης καθιστούν σαφές ότι, ακόμα και με τη χρήση φθηνών UAVs, εξοπλισμένων με χαμηλής ποιότητας φωτογραφικές μηχανές, μπορεί να επιτευχθεί εξαιρετικά υψηλή γεωμετρική πιστότητα. Since the very first UAVs where made commercially available, there was an in-terest in using them for photogrammetric purposes. Nowadays, continuous ad-vancements in UAV technology allow for easier to use, smaller and cheaper prod-ucts. The main factor in which the smaller, cheaper UAVs lack in comparison to larger, photogrammetric UAVs, are the cameras they are equipped with. Most of these cameras have a very small focal length in the order of up to 10mm, low quality lenses and sensors with very small pixel pitch. All these parameters play an important role in the 3D reconstruction of the photographed area, since they can significantly degrade the geometric fidelity of the 3D models by introducing different types of distortion. In addition to the above, the electronic shutter most of these have, causes further spatial distortion by introducing artifacts when there is a rela-tive motion between the photographed scene and the camera. The rolling shutter effect -as it is called- is discussed and a mathematical rolling shutter camera model is proposed to, á posteriori, deal with the artifacts that it causes on the images. A software package -named ImageCor- was created to incorporate the correction of the aforementioned spatial distortions. Specifically, it allows for camera calibra-tion using two techniques -in order to estimate the intrinsics, extrinsics and lens dis-tortion parameters of the camera- with a complementary lens distortion correction module. ImageCor also allows for correction of the rolling shutter effect which is al-so the novelty of this thesis. The rolling shutter correction proposed here assumes the general case of imagery with unknown exterior orientation. The effect of the rolling shutter effect correction is investigated, using data from multiple flights performed under different conditions, and it is shown that even those cheap, low quality cameras can be used to create 3D models with extremely high geometric fidelity. 2017-08-25T06:47:44Z 2017-08-25T06:47:44Z 2017-03-27 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10639 gr 0 application/pdf |
