عنوان پایان‌نامه
تو لید ارتو فتو موزاییک حقیقی از تصا ویر ما هواره ای با زوایای دید مختلف و رزولوشن بالا
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران- نقشه برداری- سنجش ازدور
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2497;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60258
- تاریخ دفاع
- ۱۲ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- حمید محمدی
- استاد راهنما
- فرهاد صمدزادگان
- چکیده
- با توجه به گسترش روز افزون پردازش‌های مکانی و لزوم تهیه داده‌های مناسب، صحیح، دقیق و کامل برای موفقیت این پردازش‌ها، تولید تصاویر ارتوی حقیقی که قادر به ارائه اطلاعات مکانی و طیفی با جزییات بالا هستند امری ضروری به نظر می‌رسد. تصاویر ارتوی حقیقی محصولاتی ارزان و کاربردی هستند که می‌‌توان از آن‌ها برای نمایش اشکال دقیق و صحیح عوارض استفاده کرد. این محصول می‌‌تواند برای اندازه‌گیری کمیت‌های دقیق هندسی مانند اندازه‌گیری فواصل و موقعیت مکانی عوارض، محاسبه کمیت‌هایی مانند مساحت و برآورد کمی تغییرات مورد استفاده قرار گیرد. از آنجاییکه دقت تصویر ارتوی حقیقی تولید شده تاثیر مستقیم بر نتیجه پردازشی که این تصاویر در آن مورد استفاده قرار گرفته‌اند خواهد داشت، روش‌های مختلفی برای افزایش کیفیت و دقت این تصاویر ارائه شده و مورد بررسی قرار گرفته‌اند. در روش‌هایی که تاکنون ارائه شده‌اند لزوم وجود یک مدل رقومی سطح مناسب همواره وجود داشته است. این امر سبب ایجاد محدودیت‌هایی برای تولید تصاویر ارتوی حقیقی گردیده است زیرا همانطور که می‌‌دانیم تولید یک مدل رقومی سطح مناسب خود یک روش بسیار پیچیده و زمانبر است. نکته دیگر این که، در روش‌هایی که تاکنون ارائه شده‌اند، از تصاویر با زوایای دید مختلف استفاده نشده است و در نتیجه نواحی پنهانی که در تصاویر ورودی به دلیل هندسه پرسپکتیو تصویربرداری به وجود آمده‌اند و بایستی در تصویر ارتوی حقیقی از میزان آن‌ها کاسته شده و یا در صورت امکان حذف شوند، به دلیل عدم وجود اطلاعات کافی در اکثر موارد همچنان بدون داده باقی می‌‌مانند. این عدم بازسازی اطلاعات، می‌‌تواند سبب نقصان محاسبات و پردازش‌های مکانی ای که به کمک تصاویر ارتوی حقیقی صورت می‌‌پذیرند، شود. در این تحقیق روشی نوین جهت تولید تصویر ارتوی حقیقی از تصاویر ماهواره‌ای با قدرت تفکیک مکانی بالا و زوایای دید مختلف ارائه شده است. طراحی مراحل مختلف روش پیشنهادی به گونه ای بوده است که تا حد امکان بتواند از محدودیت‌های موجود برای تولید تصاویر ارتوی حقیقی بکاهد و امکان تولید و استفاده راحت تر این محصول با ارزش را فراهم آورد. روش پیشنهادی از دو مرحله اساسی تشکیل می‌شود. مرحله نخست شامل انجام محاسبات در فضای تصویر و تولید تصویر عمق است و مرحله دوم به انجام محاسبات در فضای زمینی و تولید تصویر ارتوی حقیقی اختصاص می‌یابد. در مرحله انجام محاسبات در فضای تصویر، نخست زوج تصاویر ورودی اپی‌پولار می‌شوند. سپس این تصاویر اپی‌پولار وارد فرایند انجام تناظریابی استریوی متراکم به روش تناظریابی شبه سراسری شده و یک تصویر عمق تولید می‌گردد. در مرحله بعد، برای حذف اشتباهات از این تصویر عمق، از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود و یک تصویر عمق ترمیم شده با حداقل میزان اشتباهات تولید می‌گردد. در مرحله انجام محاسبات در فضای زمینی، ابتدا با انجام تقاطع فضایی به کمک ضرایب رشنال، برای تصاویر عمق تولید شده از زوج تصاویر اپی‌پولار مختلف، مجموعه ابرنقاط ارتفاعی نامنظم تولید خواهد شد. این ابرنقاط ارتفاعی تولید شده با یکدیگر تلفیق می‌شوند و از طریق مرحله تبدیل فضای نامنظم به یک گرید منظم، تبدیل به تصویر ارتوی حقیقی خواهند شد. در نهایت اقداماتی جهت حذف اشتباهات و پرکردن نواحی خالی باقیمانده انجام خواهد شد تا یک تصویر ارتوی حقیقی با دقت، کیفیت و صحت مناسب تولید شود. نتایج حاصل از پیاده سازی بر روی تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک مکانی بالا و زوایای دید مختلف، نشان دهنده کیفیت مناسب تصویر ارتوی حقیقی تولیدی است. دقت تصویر ارتوی حقیقی تولیدی نیز برای ماهواره Worldview-2 با قدرت تفکیک مکانی 5/. متر در راستای محور x برابر 81/. متر و در راستای محور y نیز برابر 97/. متر محاسبه شده است که نشان از دقت مناسب روش پیشنهادی در تولید تصویر ارتوی حقیقی دارد. واژگان کلیدی : تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک بالا و زوایای دید مختلف، تصویر ارتوی حقیقی، تناظریابی استریوی متراکم، روش تناظریابی شبه سراسری، تصویر عمق، ابرنقاط ارتفاعی نامنظم، تولید گرید منظم از ابرنقاط نامنظم.
- Abstract
- Considering on-going developments in spatial processing and necessity of gathering appropriate, correct and accurate data to the success of these processes, producing a True Ortho Image from high resolution and multi view satellite image that is able to provide detailed spatial and spectral information is very necessary.Remote sensing imagery are usually acquired through perspective projection, where reflected light rays from the object space pass through the perspective centre of the imaging sensor. Such a projection results in scale variation and relief displacement in the acquired imagery. Ortho Image generation aims at eliminating relief displacement from perspective imagery. As a result, ortho images are characterized by having a uniform scale and showing objects in their true geographical locations. In other words, ortho images have the same characteristics of a map. Therefore, the user can position objects, measure distances, compute areas, quantify changes, and derive other useful information from available ortho images. Such uses make ortho images an important component of GIS databases, where the user can directly determine geographic locations, measure distances, compute areas, and derive other useful information about the area in question. Differential rectification has been traditionally used for ortho image generation. For large scale imagery over urban areas, differential rectification produces serious artifacts in the form of double mapped areas at object space locations with sudden relief variations, e.g., in the vicinity of buildings. Such artifacts are removed through true ortho image generation methodologies which are based on the identification of occluded portions of the object space in the involved imagery. Existing methodologies suffer from several problems such as their sensitivity to the sampling interval of the digital surface model (DSM) as it relates to the ground sampling distance (GSD) of the imaging sensor. Moreover, current methodologies rely on the availability of a digital building model (DBM), which requires an additional and expensive pre-processing. This study presents new methodologies for true ortho image generation while circumventing the problems associated with existing techniques. The feasibility and performance of the suggested techniques are verified through experimental results with simulated and real data.In this study a new method to generate true ortho image from high spatial resolution satellite images with different viewing angles is presented. Different stages of the proposed method are designed in such ways that reduce the constraints of true ortho image generation. The proposed method consists of two main steps. The first stage involves the calculation of depth image in image space and the second step involves the transformation from image space to object space and generating true ortho image.In image space, first a new method of epipolar curve pair determination and epipolar image resampling of space borne push broom imagery, based on the popular RPC (Rational Polynomial Coefficients), is proposed. Then Semi-Global Matching (SGM) technique is applied to generate a depth image. This depth image is refined and so a refined depth image is generated. In object space from this depth image with space intersection technique an irregular point cloud is generated and then these point clouds from other stereo images are merged together and a dense point cloud is generated. At the next step this dense point cloud is interpolated to a regular grid and so true ortho image is generated. Finally some techniques are used for increasing the quality of generated true ortho image.Obtained results on high resolution satellite images demonstrate superior performance of proposed method for true ortho image generation, so that a precision of 0.81 meter calculated in x direction and 0.97 meter in y direction for worldview-2 images with ground sampling distance of 0.5 meter. Key Words: True ortho image, High resolution and multi view satellite images, Semi Global Matching, Depth image, 3D point cloud, Irregular to Regular interpolation.
