Stratified calibration and group synchronized focal length estimation for structure from motion algorithms
Hareketten yapı çıkarım algoritmaları ̇için katmanlı kalibrasyon ve grup senkronize odak uzaklıgı kestirimi
- Tez No: 475061
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDULLAH AYDIN ALATAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Science and Technology, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Kalibrasyon için özelleşmis ̧ levhaların kullanılmadığı ve bir kameranın kendine özgü parametrelerinin kestirimi 3 boyutlu bilgisayarlı görü uygulamalarının performansı için çok kritik bir önem taşımaktadır ve halen açık bir problemdir. Bu uygulamalara hareketten yapı çıkartma, poz kestirimi, görsel poz takibi örnek olarak verilebilir. Bu tezde yapılan katkı iki aşamalıdır. İlk olarak özgün bir yaklaşım ile odak derinliği ve radyal bozulmanın sadece iki tane görüntü kullanılarak kestirildiği katmanlı bir algoritma önerilmiştir. Bu yöntemde sadece iki görüntü arasındaki eşleşen noktalar kullanılmıştır ve herhangi bir kalibrasyon levhasından yararlanılmamıştır. Tezde önerilen yöntemde iki görüntünün de aynı kamera parametrelerine sahip olduğu ve optik görüntü merkezlerinin önceden bilindiği varsayılmıştır. Önerilen yöntemde öncelikle radyal bozulma, yerel gerçeklik odak derinliği bilgisi olmadan, epipolar geometri kısıtları kullanılarak kaldırılmaktadır. Sonrasında doğru odak derinliği, ağ diyagramı kısıtı ve radyal bozulmaya uğramamış ̧ nokta eşlemeleri kullanılarak hesaplanmaktadır. Tezdeki ikinci katkı olarak, iki görüntüden kamera parametrelerinin kestirim fikri kullanılarak, hepsi birbirinden farklı olabilecek kameralardan oluşan, hareketten yapı çıkartma algoritmasına girdi olarak verilen bir veri kümesinin hepsinin odak derinliğini bulmak önerilmektedir. Ardışık gelen iki kameranın odak derinliği arasındaki ilişki ağ diyagramı kısıtına dayanarak çıkartılmaktadır. Sonrasında, grup senkronizasyon metodu kullanılarak bilinmeyen bütün kameraların odak derinlikleri bulunmaktadır. Bu aşamada özgün bir maliyet fonksiyonu önerilmektedir ve bu fonksiyonun en optimal çözümü hesaplanmaktadır. Sonuç olarak hesaplanan odak derinliği değerlerindeki hata oranı, bilinen odak derinliği değerleri çok az bir oranda olsa bile, hareketten yapı çıkartma algoritmalarının demet düzenleme adımında düzeltilebilecek seviyededir. Yapılan iki katkıda da, önerilen yöntemler diğer metodlara kıyasla kolayca uygulanabilir yöntemlerdir ve sentetik veri deneylerinde gürültüye karşı gürbüzlükleri gösterilmiştir. Ayrıca, ilk önerilen yöntem gerçek veri setlerinde de denenmiş ̧ ve kalibrasyon levhası ile elde edilen sonuçlarla, bu yöntemden elde edilenler karşılaş tırılmıştır. Yine ikinci önerilen yöntemin gerçek veri setleri kullanılarak gürbüzluğü gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The estimation of unknown calibration parameters of the cameras without using any calibration pattern is critical for the performance of the 3D computer vision applications such as structure from motion, pose estimation, visual odometry, and it is still an open problem for the researchers. In this thesis, our contribution is two folded. First of all, we propose a novel stratified approach for estimating both the focal length and the radial distortion of a camera from given 2D point correspondences without knowing any calibration information, such as the focal length of a camera. We as- sume that the images share the same intrinsic parameters and we further assume that the optical image centers are known. Our method progresses first by showing that the distortion on the point coordinates can be removed without the knowledge of the true focal length by enforcing the epipolar geometry constraint. Next, by using the distortion free correspondences, we estimate the true focal length of the camera by en- forcing the trace constraint. Secondly, we utilize the idea of estimation of calibration parameters from two cameras, and propose method for estimation of focal lengths of all cameras, which can be all different, used in structure from motion pipeline. The relation of focal lengths between two adjacent cameras are defined from a trace constraint, and this is followed by using the group synchronization method for all cameras in a dataset to estimate unknown focal lengths. In this step a novel energy function is proposed together with global optimum solution. The optimal solution for this function gives the resultant focal lengths with an error which can be handled by bundle adjustment stage of structure from motion algorithms, even if very limited number of focal lengths are available. In both contributions, our methods are quite easy to implement compared to other methods in the literature and we demonstrate their accuracy and robustness against noise on synthetically generated data sets. Furthermore, we perform experiments for the accuracy of our first method on real image pairs by comparing our results against a method that uses a calibration pattern, and for the accuracy and complexity of the second method on real data sets used in structure from motion pipelines.
Benzer Tezler
- İstanbul Boğazı su seviyesi değişimleri hibrit dalgacık-matematiksel tahmin modelleri
Hybrid wavelet- mathematical models for water level prediction Bosphorus Strait
ELİF KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜSSELAM ALTUNKAYNAK
- Köyceğiz Gölü su kalitesi yönetimi için egölem modeli
Başlık çevirisi yok
TARIK TOLGA ÜSTÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. ETHEM GÖNENÇ
- İstanbul Boğazı su seviyesi salınımlarına Tuna Nehri etkisinin belirlenmesi
Determination of the Tuna River effect on the Bosphorus strait water level oscillations
YAVUZ KARSAVRAN
Doktora
Türkçe
2021
Deniz Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TARKAN ERDİK
- İstanbul Boğazı'nın hidrodinamiği ve sayısal modellenmesi
The numerical modeling of the Bosphorus strait flow structure
MEHMET N. ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2010
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL