| Περίληψη: | Η στερεοσκοπική όραση είναι ένα πεδίο έρευνας στον ευρύτερο τομέα της υπολογιστικής όρασης,
με βάση το οποίο προσπαθεί κανείς να εξάγει τρισδιάστατη (3Δ) πληροφορία μιας σκηνής ή ενός
αντικειμένου χρησιμοποιώντας δύο όψεις αυτών, κάθε μία από τις οποίες έχει ληφθεί υπό διαφορετική
οπτική γωνία. Διάφορες βιομηχανικές και ακαδημαϊκές ερευνητικές εφαρμογές χρησιμοποιούν τεχνικές
στερεοσκοπικής όρασης, όπως το σύστημα πλοήγησης των αυτόνομων οχημάτων, η 3Δ ανακατασκευή
ιστορικών χώρων και άλλα.
Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, χρησιμοποιούμε την δυνατότητα που μας προσφέρουν οι
δορυφόροι Meteosat Second Generation (MSG3 και MSG1 οι οποίοι είναι γεωστατικοί δορυφόροι)
για να παρατηρήσουμε την ίδια περιοχή στην Ευρώπη από δύο διαφορετικά γεωγραφικά μήκη, 0°
και 41.5° πάνω από τον Ισημερινό αντίστοιχα για κάθε δορυφόρο. Ο στόχος της διπλωματικής
εργασίας αφορά στην εξαγωγή 3Δ πληροφορίας σχετικά με το ύψος των νέφων πάνω από το Βέλγιο,
εφαρμόζοντας τεχνικές στερεοσκοπικής όρασης. Η πληροφορία αυτή μπορεί να αποδειχθεί πολύ
χρήσιμη για την μετεωρολογική ερευνητική κοινότητα.
Τα δεδομένα που μας δόθηκαν είχαν ήδη υποβληθεί σε κάποια προεπεξεργασία και ειδικότερα
οι εικόνες που αφορούν στον δορυφόρο MSG1 διορθώθηκαν προκειμένου να ταιριάξουν με την
προοπτική των αντίστοιχων εικόνων του δορυφόρου MSG3. Ωστόσο, επειδή παρατηρείται μια σχετική
μετατόπιση μεταξύ των εικόνων του MSG3 και MSG1 σε σχέση με το γεωγραφικό μήκος και πλάτος,
περικόπτουμε τις εικόνες γύρω από μια συγκεκριμένη περιοχή ενδιαφέροντος, πάνω από το Βέλγιο,
προκειμένου να ελαχιστοποιήσουμε την επίδραση αυτής της σχετικής μετατόπισης. Στη συνέχεια,
για να βελτιώσουμε την διόρθωση προσπαθούμε να ευθυγραμμίσουμε δύο εικόνες καθαρού ουρανού
και έπειτα εφαρμόζουμε τον υπολογισμένο μετασχηματισμό σε κάθε ζεύγος περικομμένων εικόνων.
Συγκεκριμένα για την ευθυγράμμιση, συγκρίνουμε δύο μεθόδους. Η πρώτη βασίζεται στη μεγιστοποίηση της αμοιβαίας πληροφορίας (Mutual Information) του ζεύγους εικόνων καθαρού ουρανού με
χρήση του Gradient Descent βελτιστοποιητή και με Powerll βελτιστοποιητή. Η δεύτερη μέθοδος
ευθυγράμμισης βασίζεται στα χαρακτηριστικά των εικόνων. Eιδικότερα για την εξαγωγή και την
περιγραφή αυτών των χαρακτηριστικών συγκρίνουμε τους αλγορίθμους SIFT/SURF και κάνουμε
χρήση του αλγορίθμου RANSAC για να υπολογίσουμε το μετασχηματισμό που απαιτείται για την
ευθυγράμμισή των εικόνων.
Στη συνέχεια, προκειμένου να υπολογιστεί ο χάρτης βάθους και το ύψος των νέφων, συγκρίνουμε δύο μεθόδους στερεοσκοπικής αντιστοίχισης με βάση τα Markov Random Fields. Συγκεκριμένα,
προσπαθούμε να ελαχιστοποιήσουμε μια συνάρτηση ενέργειας χρησιμοποιώντας δύο αλγορίθμους
βασισμένους σε graph cuts, και συγκεκριμένα τους α-Expansion Move και α − β Swap Move αλγορίθμους. Για να επιβεβαιώσουμε την αποτελεσματικότητα της προτεινόμενης λύσης, συγκρίνουμε τα
αποτελέσματα με τα αντίστοιχα δεδομένα LIDAR που μας δόθηκαν.
|
|---|
