Кіріспе

Қозғалыстағы нысандардан 3D-реконструкция әдісі Қозғалыстағы құрылым (SfM) - жергілікті қозғалыс сигналдарымен біріктірілуі мүмкін екі өлшемді бейнелер тізбектерінен үш өлшемді құрылымдарды бағалау үшін фотограмметриялық диапазонды бейнелеу әдісі. Ол компьютерлік көру және визуалды қабылдау саласында зерттеледі.

Принцип

Адамдар қоршаған ортадағы үш өлшемді құрылым туралы көптеген ақпаратты оны айналып жүріп қабылдайды. Байқаушы қозғалғанда, айналасындағы заттар байқаушыдан алысқа қарай әр түрлі мөлшерде қозғалады. Бұл қозғалыс параллакс деп аталады, және осы тереңдіктегі ақпараттан айналадағы әлемді дәл 3D бейнелеуді жасауға болады. Қозғалыстан құрылымды табу стерео көзден құрылымды табуға ұқсас проблеманы тудырады. Екі жағдайда да суреттер мен 3D объектінің қайта құрылуы арасындағы сәйкестікті табу керек. Суреттер арасындағы сәйкестікті табу үшін бұрыштық нүктелер (көп бағыттағы градиенттері бар жиектер) сияқты белгілер бір суреттен екіншісіне қадағаланады. Ең көп қолданылатын белгілер детекторларының бірі - масштабты инвариант белгілер трансформациясы (SIFT). Ол гауссиандық (DOG) пирамида айырмашылығынан алынған максималарды функция ретінде пайдаланады. SIFT-те бірінші қадам басым градиент бағытын табу. Ойналу инвариантын жасау үшін дескриптор осы бағдарға сәйкес айналады. Тағы бір кең таралған белгілер детекторы - SURF (жеделдетілген берік белгілер). SURF-та DOG Hessian матрицасы негізінде блокты детекторымен ауыстырылады. Сонымен қатар, градиент гистограммаларын бағалаудың орнына, SURF градиент компоненттерінің қосындыларын және олардың абсолютті мәндерінің қосындыларын есептейді. Оның интегралды суреттерді пайдалануы ерекшеліктерді өте тез және жоғары анықтау жылдамдығымен анықтауға мүмкіндік береді. Сондықтан SIFT-пен салыстырғанда SURF жылдамдықты сипаттау детекторы болып табылады, бірақ сипаттамалардың орналасуында дәлдік төмен. адам жасаған ортада жиі кездесетін, нүктелік белгілер жеткіліксіз болған кезде пайдалы. Кейін барлық суреттерден анықталған белгілер сәйкес келеді. Бір суреттен екінші суретке сәйкестіктерді қадағалайтын сәйкесті алгоритмдердің бірі - LucasKanade трекері. Кейде кейбір сәйкесті белгілер дұрыс сәйкес келмейді. Сондықтан жарысты да сүзгілеу керек. RANSAC (суретті үлгі консенсусы) - әдетте аутлиер сәйкестіктерін жою үшін қолданылатын алгоритм. Фишлер мен Боллстің жұмысында RANSAC белгілі орын-жайлары бар жер белгілерінің жиынтығына суреттегі проекциядағы кеңістіктегі нүктелерді анықтау үшін орналасуды анықтау мәселесін шешу үшін қолданылады. Кейін уақыт бойынша нысанның траекториясы олардың 3D-позицияларын және камераның қозғалысын қалпына келтіру үшін қолданылады. Алма-алу ретінде тікелей тәсілдер деп аталады, онда геометриялық ақпарат (3D құрылым және камера қозғалысы) бедерлер мен бұрыштарға аралық абстракциясыз, бейнелерден тікелей бағаланады. Қозғалыстан құрылымды құруға бірнеше тәсілдер бар. Инкременталды SfM-де камералық позициялар шешіледі және жинаққа бірінен соң бірі қосылады. Глобалды SfM-де барлық камералардың позициясы бір уақытта шешіледі. Негізгі SfM-де аралық тәсіл бар, онда бірнеше ішінара қайта құрулар есептеледі, содан кейін олар жалпы шешімге біріктіріледі.

Геология

Көп көріністі стереомен қозғалыс фотограмметриясынан алынған құрылым сандық камералардан алынған суреттерді және ерікті түрде жер бетіндегі бақылау нүктелерінің желісін пайдалана отырып, гипермасштабты жер бедері үлгілерін ұсынады. Бұл әдіс уақыт жиілігі бойынша шектелмейді және жер бетіндегі және әуедегі лазерлік сканерлеу арқылы алынғандарға ұқсас тығыздық пен дәлдігі бойынша нүктелік бұлт деректерін шығынның бір бөлігін қамтамасыз ете алады. Қозғалыстан алынған құрылым алыс немесе қиыршықты ортада пайдалы, онда жер бетіндегі лазерлік сканерлеу жабдықтың тасымалдануымен шектеледі, ал әуедегі лазерлік сканерлеу жердің шегірткелігімен шектеледі, бұл деректердің жоғалуына және кескіннің қысқаруына әкеледі. Бұл әдіс өзендер, құлазыған жерлер, құмды жағалаулар, бұзылу аймақтары, жер сілкіністері және коралл рифтері сияқты көптеген жағдайларда қолданылған. SfM сонымен қатар үлкен ағаш жиналу көлемін және өзен жүйелеріндегі саңылаулылықты бағалау үшін, сондай-ақ бағыт, тұрақтылық және т.б. сияқты кейбір қасиеттерді анықтау арқылы тау жыныстары массаларын сипаттау үшін сәтті қолданылды. жалғаспаушылықтың пайда болуы. Сандық фотокамералардың толық спектрін пайдалануға болады, соның ішінде сандық SLR, компактті сандық камералар және тіпті смартфондар. Алайда, әдетте, оптикалық сапасы жоғары линзаларды қамтитын қымбат камералар арқылы жоғары дәлдігі бар деректер алынады. Сондықтан бұл әдіс жер бетінің топографиясын бұрын-соңды болмаған деңгейде сипаттауға және жер бетіндегі процестерге тән биіктік, орналасу және көлемдік өзгерістерді анықтау үшін көп уақыт деректерімен қызықты мүмкіндіктер ұсынады. Қозғалыс құрылымы басқа цифрлық зерттеу әдістерінің аясында орналасуы мүмкін.

Мәдени мұра

Мәдени мұра барлық жерде бар. Оның құрылымын бақылау, құжаттау және сақтау - адамзаттың басты міндеттерінің бірі (ЮНЕСКО). Осы тұрғыдан алғанда, SfM жағдайларды дұрыс бағалау үшін, сондай-ақ жоспарлау және техникалық қызмет көрсету, бақылау және қалпына келтіру үшін қолданылады. Өйткені, жиі орын алу мүмкіндігіне байланысты және дәстүрлі зерттеу әдістерін қолдануға мүмкіндік бермейтін инвазивті зерттеу бағаналарын орнату мүмкін еместігімен байланысты күрделі шектеулер бар (мысалы, жалпы станциялар), SfM құрылысқа инвазивті емес тәсілмен, құрылыстың және кез-келген оператордың тікелей өзара әрекеттесуісіз қамтамасыз етеді. Бұл әдіс дұрыс, өйткені тек қана сапалық мәнді қарастыру қажет. Бұл ескерткіштің жедел басқару қажеттіліктеріне жауап беруге жеткілікті жылдамдықпен орындалады. Бірінші операциялық кезең - фотограмметриялық өлшеуді дәл дайындау, онда объектке ең жақын қашықтық, фокустық қашықтық, жерден үлгі алу қашықтығы (GSD) және сенсордың ажырату қабілеті арасындағы байланыс анықталады. Осы ақпаратпен бағдарламаланған фотосуреттерді алу кемінде 60% -ға дейін тік ауыспалы түрде жүргізілуі тиіс (сурет 02). Сонымен қатар, қозғалыс фотограмметриясынан құрылған құрылым тарихи құжаттарды цифрландырудың инвазивті емес, өте икемді және арзан әдісін білдіреді.