عنوان پایان‌نامه
شناسایی وتعیین مو قعییت علا ئم ترافیکی با استفا ده از یک از سیستم نقشه برداری پویا
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - نقشه برداری - فتوگرامتری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2010;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50574
- تاریخ دفاع
- ۱۹ آذر ۱۳۹۰
- دانشجو
- مژده شهبازی
- استاد راهنما
- محمد سعادت سرشت
- چکیده
- در این پایان نامه یک سامانه نقشه برداری پویا به منظور شناسایی و تعیین موقعیت علائم ترافیکی، طراحی، پیاده سازی، کالیبره و ارزیابی شدهاست. این سامانه خود شامل چند زیرسیستم ناوبری، تعیین موقعیت، تصویربرداری اطلاعات طیفی و فاصلهای و پردازش دادههاست. در ساختار ناوبری این سامانه، از RTK GPS به همراه واحد اندازه گیری اینرشیال از درجه MEMS و در ساختار تصویربرداری آن، از یک دوربین رقومی و یک دوربین برد استفاده شد. دوربین های برد بر اساس فنآوری(Photonic Mixer Device) PMD، تصاویر برد و روشنایی را به طور همزمان با نرخ بالا فراهم می کنند. این تصاویر، منبع مستقیم داده های سه بعدی از محیط محسوب می شوند. قسمت های اصلی مرحلهی طراحی و ساخت سامانه نقشه برداری پویا پیشنهادی شامل عبارتند از: - کالیبراسیون دوربین رقومی با روش های معمول فتوگرامتری، - ارائه روش جدید جهت کالیبراسیون دوربین برد و تعیین توجیه نسبی آن با دوربین رقومی برای تلفیق تصاویر: روش تلفیقی (عکسی و برد) slef-calibration در ترکیب با دوربین رقومی که موجب بهبود 83% در RMS خطای برد و 72% در RMS باقیمانده مشاهدات عکسی، نسبت به کالیبراسیون پایه ای شده است، - کالیبراسیون سنجنده های سکو شامل تعیین افست بازوی اهرم و دوران های زوایای دید، - تلفیق GPS و IMU به وسیله فیلتر کالمن و فراهم نمودن دقت دو سانتیمتر در تعیین موقعیت، و - همزمان سازی همهی سنجنده ها در سیستم زمانی GPS. مرحلهی دوم پایان نامه، زیر سیستم پردازش اطلاعات به منظور تشخیص، شناسایی و تعیین موقعیت علائم ترافیکی است. در این سیستم بر مبنای تصویر روشنایی دوربین برد و اعمال شروطی مبتنی بر ویژگی های شیئی (ناشی از تصاویر برد)، تشخیص مناطق اولیه انجام شد. ویژگی های علائم ترافیکی از جمله سطح بازتاباننده و مسطح، در تبیین آنها از سایر عوارض عوامل بسیار مؤثری هستند. در مرحله بعدی، از ویژگی های شکل و اطلاعات رنگ در تصویر رقومی به همراه اطلاعات فضای شیء و تناظریابی الگوها مبتنی بر همبستگی، برای تضمین شناسایی صحیح، استفاده شد. تعیین موقعیت سه بعدی علائم با استفاده از دوربین برد با سرعت بسیار بالا و بدون نیاز به هرگونه الگوریتم پیچیده تصویری انجام امکانپذیر است. مزایای سامانه طراحی شده در شناسایی علائم عبارتند از: سهولت در تعیین مختصات سه بعدی نقاط در زمان 0002/0 ثانیه با دقت حدود 12 سانتیمتر، اعتمادپذیری بالاتر در شناسایی و تشخیص با تلفیق ویژگی های تصویری و فضای شیء، تفکیک علائم از تصاویر روشنایی دوربین برد با روش های ساده، غلبه بر مشکلات ناشی از تغییرات نور محیطی، سایه و تغییرات شدت رنگ با استفاده از سنجنده فعال برد و تفکیک رنگ ها در فضای HSV، حل مشکل تغییرات مقیاس و دوران¬ها به وسیله تصحیح هندسی مبتنی بر شیء، افزایش صحت شناسایی الگو و حل مشکل پوشیدگی پارهای علائم با استخراج و تناظریابی پیکتوگرام.
- Abstract
- In this dissertation the whole procedure of designing, implementation, calibration and evaluation of a mobile mapping system is described. The system is particularly aimed to detect, recognize and position the traffic signs. While the navigation sensors of the system comprise an RTK GPS and one IMU of MEMS grade, the mapping sensors include one digital RGB camera with a PMD range one. The range cameras, based on Photonic Mixer Device (PMD) technology, provide both intensity and range images simultaneously at high frame rates. Such instruments are capable of measuring 3D coordinates of objects directly without getting involved in stereo matching issues or linear scanning mechanisms. The first phase of the thesis embraces the following steps to implement the mobile mapping system: - Digital camera calibration with traditional photogrammetric techniques, - Presenting a new integrated range camera self-calibration method via joint setup with a digital camera: the method can simultaneously estimate the systematic range error parameters as well as the interior and external relative orientation parameters of the camera which will be needed for further image integration procedures. An average improvement of 83% in RMS of range error and 72% in RMS of coordinate residuals, over that achieved with basic calibration, was realized in an independent accuracy assessment. Addition of a digital camera to the calibration process overcomes the limitations of small field of view and low pixel resolution of the range camera, - Lever arm and Boresight calibration of the platform, - Navigation with two centimeters accuracy by integrating RTK GPS and IMU via Kalman filtering, and - Synchronizing all the sensors to GPS time system. The second phase of the work is intended to detect, recognize and position the traffic signs automatically. The candidate regions are first detected from PMD intensity images and then restricted by few object-based conditions. The reflective and coplanar surfaces of the signs make them clearly detectable in this stage. Afterwards, a new combination of shape, color and object-based features is applied to recognize the sign candidates robustly via correlation-based pattern matching. Signs are thereafter positioned from PMD range images with accuracy of 12 centimeters in short time of 0.0002 seconds. The implemented system proposes the following advantages in sign recognition: considerable reliability by fusion of image and object-based features, sharp appearance of signs in PMD intensity images, overcoming the problems due to environmental illumination, shadows, highlights and color intensity variations is possible with the active range sensor and segmentation in HSV color space, solving the scale and orientation issues via object-based rectification, increasing pattern recognition accuracy and resolving partial occlusion by extracting and matching pictograms.
