%41تخفیف

دانلود پروژه: ارایه یک روش خودکار برای تراز کردن و تطبیق تصاویر به منظور تولید تصاویر موزائیک شده با زاویه دید بیش از معمول

تعداد 208 صفحه در فایل word

کارشناسی ارشد در رشته­ی مهندسی کامپیوتر گرایش هوش مصنوعی

 

 

 

ارایه یک روش خودکار برای تراز کردن و تطبیق تصاویر به منظور تولید تصاویر موزائیک شده با زاویه دید بیش از معمول

 

 

 

چكيده:

پیدا کردن ارتباط بین تصاویر و ترکیب آن­ها با یکدیگر بدون اثر دوخت، به­منظور بازنمایی یک منظره با زاویه دید باز، یکی از زمینه­های رایج در بینایی ماشین می­باشد. به این فرآیند، سراسرنمایی  یا موزائیک کردن تصاویر و به هر دور نمای وسیع از یک منظره، سراسرنما یا پانوراما گویند.با توجه به کاربرد گسترده تصاویر پانوراما (موزائیک شده) و پیچیده بودن فرآیند تولید این تصاویر، سیستم­های خودکار متنوعی برای این منظور ارایه شده­اند. این سیستم­ها عمدتا از سه گام تشکیل شده­اند.ترازسازی: در گام اول، ارتباط بین تصاویر مشخص شده و بر روی یکدیگر تراز می­شوند.تنظیم روشنایی: در این گام، با توجه به ارتباط بین تصاویر، سطح روشنایی بهینه برای هر تصویر شرکت کننده در پانورامای نهایی تعیین می­شود.ترکیب: در گام نهایی، تصاویر در نواحی هم­پوشانبا توجه به سطح روشنایی بهینه مشخص شده، با یکدیگر ترکیب می­شوند.دو چالش عمده که در این سیستم­ها مطرح است عبارتند از: تفاوت در سطح روشنایی بین تصاویر و وجود اشیای متحرک در ناحیه هم­پوشان بین تصاویر. اگر سطح روشنایی تصاویر همسایه متفاوت باشد، در هنگام ترکیب، در محل دوخت دو تصویر باریکه نور به­وجود می­آید. در صورتی­که در نواحی هم­پوشان بین تصاویر اشیای متحرکی وجود داشته باشند، در پانورامای نهایی شاهد مشکلاتی از قبیل شبح­گون شدن و بریده شدن اشیا خواهیم بود.برای پوشش دادن این مسائل، راه­کارهای متعددی ارایه شده­اند. اما متاسفانه این راه­کارها، در شرایطی که تغییرات شدید در سطح روشنایی بین تصاویر و یا جابجایی­های زیاد در ناحیه هم­پوشان، وجود داشته باشند، کارایی خود را از دست می­دهند.تمرکز عمده در این پژوهش پوشش دادن این دو چالش می­باشد. در این رساله یک روش خودکار برای ترکیب تصاویر و تولید تصویر پانوراما در حوزه گرادیان بر مبنای الگوریتم­های تکاملی ارایه می­شود. روش پیشنهادی نسبت به تغییرات شدید روشنایی و جابجایی­های زیاد در تصاویر در نواحی هم­پوشان، بسیار مقاوم است.

واژه­های کلیدی: موزائیک کردن تصاویر، پانوراما، ترازسازی، ترکیب، الگوریتم­های تکاملی، پردازش در حوزه گرادیان

فهرست مطالب

1         مقدمهوشرحمسئله. 1

1-1          مقدمه. 3

1-2          انگیزهواهدافتحقیق.. 7

1-3          چالش­ها 10

1-3-1           ترازسازیوتطبیقتصاویر. 10

1-3-2           تعیینسطحروشناییمناسب… 12

1-3-3           ترکیبتصاویردرنواحیهم­پوشان.. 13

1-4          کاربردها 15

1-5          ساختارپایان­نامه. 16

2         ادبیاتوپیشینهتحقیق   17

2-1          مقدمه. 19

2-2          ترازکردنتصاویر. 21

2-2-1           مدلحرکتدرفضایدوبعدی.. 22

2-2-1-1            انتقال.. 23

2-2-1-2            انتقالباچرخش…. 23

2-2-1-3            تشابه. 24

2-2-1-4            Affine. 24

2-2-1-5            تصویری.. 25

2-2-2           تخمینپارامترهایتابعنگاشت… 27

2-2-2-1            روش­هایمبتنیبرپیکسل.. 27

2-2-2-2            روش­هایمبتنیبرویژگی.. 29

2-2-3           تطبیقسراسری.. 34

2-3          سطحروشناییبهینه. 38

2-3-1           تعیینسطحمناسببرمبنایتصویرمرجع.. 38

2-3-2           تعیینسطحروشناییبصورتسراسری.. 40

2-4          ترکیب… 40

2-4-1           سطحترکیب… 41

2-4-1-1            استوانه­ای.. 41

2-4-1-2            کروی.. 44

2-4-2           انتخابخطدوختبهینه. 45

2-4-3           ترکیبتصاویردرناحیههم­پوشان.. 48

2-5          ترکیبتصاویروتولیدتصویرپانورامادرحوزهگرادیان   57

2-5-1           محاسبهگرادیان.. 58

2-5-1-1            عملگرHudgin. 58

2-5-1-2            عملگرRobert 59

2-5-1-3            عملگرSobel 60

2-5-1-4            عملگرPrewitt 60

2-5-2           پردازشدرحوزهگرادیان.. 63

2-5-2-1            تغییراتدرهرپیکسلبصورتمستقل.. 63

2-5-2-2            گرادیان­هایمتناظردردوتصویر. 65

2-5-2-3            گرادیان­هایمتناظردرچندتصویر. 66

2-5-2-4            تلفیقگرادیاندرمرزترکیب… 66

2-5-2-5            بازسازیتصویرازرویمقادیرگرادیان.. 67

2-6           استخراجویژگی­هایSIFT. 69

2-6-1            تشخیصوآشکارسازیاکسترمم­هادرفضایمقیاس    70

2-6-2            مکان­یابیدقیقنقاطشاخص…. 73

2-6-3            انتسابجهت… 78

2-6-4            تعیینتوصیف­گرنقاطشاخص…. 79

2-7          بررسیروش­هایگذشته. 81

2-7-1           تولیدخودکارتصاویرپانورامابااستفادهازویژگی­هایثابت[14] 81

2-7-1-1            استخراجوتطبیقویژگی.. 82

2-7-1-2            تطبیقتصاویربایکدیگر. 83

2-7-1-3            تطبیقسراسری.. 84

2-7-1-4            ترکیبچندگانهتصاویر. 84

2-7-2           ترکیبتصاویربدوناثرروشناییباوجودتغییراتروشناییوجابجایی[12] 86

2-7-2-1            ترازکردنتصاویر. 87

2-7-2-2            محاسبهنقشهروشناییتصاویر. 87

2-7-2-3            ترکیبتصاویردرفضایروشنایی.. 89

3         ارایهیکروشخودکارتولیدتصاویرپانوراما 92

3-1          مقدمه. 94

3-2          استخراجویژگیوتخمینماتریسهموگرافی   95

3-2-1           استخراجویژگیهایSIFT. 96

3-2-2           تطبیقویژگی­ها 99

3-2-3           تخمینماتریسهموگرافی.. 100

3-2-4           بهبودماتریسهموگرافی.. 102

3-3          گرافهمسایگی.. 108

3-3-1           ساختگرافهمسایگی.. 108

3-3-2           ساختمدلاولیهپانوراما 109

3-4          انتقالبهحوزهگرادیان.. 109

3-5          تعیینشدتروشنایی.. 110

3-6           انتخابخطدوختبهینه. 117

3-7          ترکیبمقادیرگرادیانباتوجهبهخطدوختبهینه  118

3-8          بازسازیتصویرپانوراماینهاییازرویمقادیرگرادیان   124

3-9          پس­پردازشوتولیدتصویرپانوراماینهایی.. 125

4         پیاده­سازیوارزیابینتایج   126

4-1          مقدمه. 128

4-2          پیاده­سازی.. 128

4-3          تنظیمپارامترهایسیستمپیشنهادی.. 128

4-3-1           ترازسازیتصاویر. 129

4-3-2           تنظیمشدتروشنایی.. 132

4-3-3           ترکیبتصاویر. 133

4-4          شیوهارزیابی.. 136

4-4-1           شیوهارزیابیفازترازسازی.. 136

4-4-1-1            معیارهایارزیابی.. 136

4-4-1-2            ابزارهاوروش­هایارزیابی.. 137

4-4-2           نحوهارزیابیفازتعیینسطحروشناییوترکیبتصاویر. 138

4-5          ارزیابیروشپیشنهادی.. 139

4-5-1           ارزیابیفازترازساز. 139

4-5-1-1            مقایسهباابزارElastix. 139

4-5-1-2            مقایسهبافازترازسازAutoStitch. 143

4-5-2           ارزیابیفازترکیب… 154

4-6           نتیجه­گیری.. 169

5         نتیجه­گیریوپیشنهادات   171

5-1          نتیجه­گیری.. 173

5-2          پیشنهادات.. 175

      فهرست مراجع ………………………………………………………………………………………………………………………… 176

فهرست اشکال

شکل(‏1‑1): بلوکدیاگرامترکیبمجموعه­ایازتصاویروتولیدتصویرپانوراما 5

شکل‏(1‑2): تخریبلنزدوربین[15] 8

شکل(‏1‑3): چندنمونهازمدل­هایتخریبلنزدوربین[16] 8

شکل(‏1‑4): وجودخطوطوباریکه­هاینوریبه­خاطرسطحروشنایینامناسب… 12

شکل(‏1‑5): مسئلهشبح­گونشدنوتارشدنتصویرپانورامادرناحیههم­پوشان.. 14

شکل(‏1‑6): انتخابنادرستخطدوختبهینه. 15

شکل(‏2‑1): بلوکدیاگرامفرآیندتولیدتصاویرپانوراما 19

شکل(‏2‑2): تصاویرعکس­برداریشدهتوسطدوربین­ها 22

شکل(‏2‑3): مدل­هایحرکتدرفضایدوبعدی[17] 23

شکل(‏2‑4): نگاشتنقاطدرصفحاتدوربین­هاتوسطماتریسهموگرافی.. 26

شکل(‏2‑5): بلوکدیاگرامروشهایمبتنیبرپیکسل[18] 29

شکل(‏2‑6): استخراجویژگیازتصویر[21] 30

شکل(‏2‑7): دونمونهازتوصیف­گرنقطه[17] 32

شکل(‏2‑8): درخت k-d. 34

شکل(‏2‑9): مسئلهایجادشکافدرتصاویرپانوراما[17] 35

شکل(‏2‑10): مسئلهمحورعمود[14] 36

شکل(‏2‑11): نمونه­ایاز عملکردتطبیقسراسریبراییافتنعناصرمتصل[14] 37

شکل(‏2‑12): گرافهمسایگیبرایمجموعهتصاویرباناحیههم­پوشان.. 39

شکل(‏2‑13): بلوکدیاگرامنگاشتازفضایسه­بعدیبهتصویراستوانه­ای.. 42

شکل(‏2‑14): انتقالازفضایسه­بعدیبهمختصاتاستوانه­ای.. 42

شکل(‏2‑15): مختصات استوانه­ای.. 44

شکل(‏2‑16): انتقالازفضایسه­بعدیبهمختصاتکروی.. 44

شکل(‏2‑17): تصویرپانورامادرسطحکروی[17] 45

شکل(‏2‑18): انتقالبهپانوراماینهاییدراطرافخطدوخت… 46

شکل(‏2‑19): مشکلات انتخاب نادرست خط دوخت… 47

شکل(‏2‑20): ترکیبدراطرافخطدوخت[12] 49

شکل(‏2‑21): عملگرFeathering. 50

شکل(‏2‑22): تقسیم­بندیفضابااستفادهازنمودارورونوی[29] 51

شکل(‏2‑23): نمونه­ایازتقسیم­بندیتصویربانمودارورونوی.. 52

شکل(‏2‑24): محاسبهROD[17] 53

شکل(‏2‑25): نمونه­ایازبرشدریکگراف.. 54

شکل(‏2‑26): میانگین­گیریدرناحیههم­پوشان[17] 54

شکل(‏2‑27): میانه­گیریدرناحیههم­پوشان[17] 55

شکل(‏2‑28): استفادهازعملگرFeatheringدرناحیههم­پوشان[17] 55

شکل(‏2‑29): استفادهازایدهنمودارورونویدرناحیههم­پوشان[17] 55

شکل(‏2‑30): ترکیبنمودارورونویوRODدرناحیههم­پوشان[17] 56

شکل(‏2‑31): تعیینخطبهینهبااستفادهازگراف­کات[17] 56

شکل(‏2‑32): استفادهازهرملاپلاسیندرناحیههم­پوشان[17] 56

شکل(‏2‑33): استفادهازعملگرهایوزن­دهیمرکزیوحداقلشباهت در ترکیب تصاویر [17] 57

شکل(‏2‑34): بلوکدیاگرامپردازشدرحوزهگرادیان.. 57

شکل(‏2‑35): مشتقدرفضایدوبعدیگسستهتوسطعملگرHudgin[32] 59

شکل(‏2‑36): محاسبهگرادیانتصویر. 63

شکل(‏2‑37): حذفروشناییمحلیدرحوزهگرادیان[34] 64

شکل(‏2‑38): فشرده­سازیHDR[35] 64

شکل(‏2‑39): حذفسایهازتصویردرحوزهگرادیان[36] 65

شکل(‏2‑40): درجاشیادرتصویردرحوزهگرادیان[37] 65

شکل(‏2‑41): حذفاثربازتابفلش[33] 65

شکل(‏2‑42): استخراجپیش­زمینهازپس­زمینه[38] 66

شکل(‏2‑43): محاسبهتصویرمطلق[39] 66

شکل(‏2‑44): ترکیبتصاویردرحوزهگرادیان[11] 67

شکل(‏2‑45): فضاهایمقیاسیکتصویر. 71

شکل(‏2‑46): محاسبهاختلافگوسیدرهراکتاو[43] 72

شکل(‏2‑47): همسایه­هاییکنقطهدرفضایمقیاس[43] 73

شکل(‏2‑48): استخراجنقاطشاخصوهرسکردنآن­ها[43] 77

شکل(‏2‑49): نتیجهبررسیمیزانپایدارینقطهنسبتبهچرخش[43] 79

شکل(‏2‑50): توصیف­گرSIFT[43] 80

شکل‏(2‑51): بررسیدرصدتطبیقتوصیف­گرباتوجهبهاندازهتوصیف­گر[43] 81

شکل‏(2‑52): بلوکدیاگرامروشارایهشدهدر[14] 82

شکل‏(2‑53): تطبیقویژگی­هاوتاییدآنهابااستفادهازمدلاحتمالیارایهشدهدر[14] 84

شکل‏(2‑54):ترکیبدرناحیههم­پوشان[14] 86

شکل‏(2‑55): گرافهمسایگی.. 89

شکل‏(2‑56): تولیدتصویرپانوراماتوسطروشارایهشدهدر[12] 91

شکل‏(3‑1): بلوکدیاگرامروشپیشنهادیبرایتولیدتصویرپانوراما 95

شکل‏(3‑2): استخراجویژگیSIFTازتصویر. 97

شکل‏(3‑3): استخراجویژگی­هایSIFTدرشرایطمختلف… 98

شکل‏(3‑4): استخراجویژگی­هایSIFTوتطبیقآن­ها[14] 100

شکل‏(3‑5): تقریب ماتریس هموگرافی.. 101

شکل‏(3‑6): برازشخطتوسطالگوریتمRANSAC[46] 103

شکل‏(3‑7): ترازسازی تصاویر با ماتریس هموگرافی بهبود یافته. 107

شکل‏(3‑8): گرافهمسایگیمنتاظربامجوعهتصاویر. 109

شکل‏(3‑9): انتقالتصویربهحوزهگرادیانتوسطعملگرHudgin. 110

شکل‏(3‑10): پدیده سایه­روشن در تصاویر. 112

شکل‏(3‑11): تابعناقوسی.. 114

شکل‏(3‑12): اثرتابعناقوسیدرتصویر. 115

شکل‏(3‑13): اختلاف تصاویر. 116

شکل‏(3‑14): ناحیههم­پوشانوپنجرهترکیب… 118

شکل‏(3‑15): بلوکدیاگرامترکیبدرحوزهگرادیان.. 119

شکل‏(3‑16): تابعترکیبدراطرافخطدوخت… 120

شکل‏(3‑17): رفتارتابعترکیبباپارامترهایمختلفدراطرافخطدوخت… 121

شکل‏(3‑18): نحوهانتخابپنجرهترکیبواثراتاندازهپنجرهدرترکیبتصاویر. 123

شکل‏(3‑19): اثرپنجرهترکیبدرازبینبردناثرروشنایی.. 124

شکل‏(4‑1): نمودارمعیار ارزیابی MIدرفازترازسازیبرایالگوریتم­هایICA،PSOوGA.. 131

شکل‏(4‑2): نتایجآماریالگوریتم­هایICA،PSOوGAبراییافتنخطدوختبهینه. 134

شکل‏(4‑3): نتایجزمانیافتنخطدوختبهینهبااستفادهازالگوریتم­هایICAوPSO.. 135

شکل‏(4‑4): نمودارهایمعیارارزیابیSSDبرایدوروشپیشنهادیوابزارElastix. 142

شکل(‏4‑5): نمودارهایمعیارارزیابیNCCبرایبررسیعملکردروش­پیشنهادیوابزارElastix. 143

شکل(‏4‑6): نمودارمعیارSSDبرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitch(مجموعهاول) 146

شکل(‏4‑7): نمودارمعیارNCCبرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitch(مجموعهاول) 147

شکل(‏4‑8): نمودارمعیارMIبرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitch(مجموعهاول) 148

شکل(‏4‑9): نمودارمعیارSSDبرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitch(مجموعهدوم) 151

شکل(‏4‑10): نمودارمعیارNCCبرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitch(مجموعهدوم) 152

شکل(‏4‑11): نمودارمعیارMIبرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitch(مجموعهدوم) 153

شکل(‏4‑12): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعهاول.. 156

شکل(‏4‑13): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعهدوم. 158

شکل‏(4‑14): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعهسوم. 160

شکل‏(4‑15): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعهچهارم. 162

شکل‏(4‑16): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعهپنجم.. 164

شکل‏(4‑17): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعهششم.. 166

شکل‏(4‑18): نتایجروش­هایخودکاربررویتصاویرمجموعههفتم.. 168

فهرست جداول

جدول(‏2‑1): مدل­هاینگاشتدرفضایدوبعدیوویژگی­هایآن­ها 26

جدول(‏4‑1): نتایجآماریعملکردروشپیشنهادیدرمقابلابزارElastix. 140

جدول(‏4‑2): نتایجاجرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitchبررویمجموعهاولتصاویر. 144

جدول(‏4‑3): نتایجاجرایروشپیشنهادیوسیستمAutoStitchبررویمجموعهدومتصاویر. 149

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo