Georeferencing procedures for oblique aerial images

Abstract

Η ραγδαία πρόοδος που σημειώθηκε τα τελευταία χρόνια στην ψηφιακή τεχνολογία δημιούργησε τις προϋποθέσεις για την εντυπωσιακή εξέλιξη των επιστημονικών περιοχών της φωτογραμμετρίας και της όρασης υπολογιστών. Το γνωστικό τους πεδίο διευρύνεται συνεχώς και οι μεθοδολογίες τους αναμορφώνονται και εξελίσσονται ώστε να ικανοποιούν τις απαιτήσεις των σύγχρονων εφαρμογών. Έτσι, ενώ στο παρελθόν η διαδικασία εξαγωγής μετρητικής πληροφορίας από αεροφωτογραφίες στηριζόταν σχεδόν αποκλειστικά σε κατακόρυφες εναέριες λήψεις, τα τελευταία χρόνια οι πλάγιες εναέριες εικόνες ήλθαν στο προσκήνιο και αποτελούν όχι μόνο ένα συμπληρωματικό σύνολο δεδομένων για τις παραδοσιακές κατακόρυφες εικόνες, αλλά και τη βασική πηγή πληροφοριών για διάφορες εφαρμογές. Προς αυτή την κατεύθυνση, έχει διεξαχθεί σημαντική έρευνα για εφαρμογές οι οποίες αξιοποιούν σύνολα πλάγιων εναέριων εικόνων κυρίως από μετρητικές φωτομηχανές ή συστήματα πολλαπλών φωτομηχανών, υπό την προϋπόθεση ύπαρξης δεδομένων γεωαναφοράς από αισθητήρες καταγραφής θέσης και αδρανειακούς αισθητήρες (GNSS/INS) και πολυεικονικών μετρήσεων σημείων γνωστών συντεταγμένων. Ωστόσο, η έρευνα που έχει διεξαχθεί σχετικά με τη μετρητική αξιοποίηση πλάγιων εναέριων εικόνων που δεν συνοδεύονται από δεδομένα θέσης και προσανατολισμού και διαθέτουν ελάχιστο αριθμό σημείων γνωστών συντεταγμένων χωρίς καλή κατανομή είναι πολύ περιορισμένη. Ταυτόχρονα, η γεωαναφορά τους αποτελεί μια πολύ σημαντική διαδικασία που είναι προαπαιτούμενη για την πλειονότητα των φωτογραμμετρικών εφαρμογών. Στο πλαίσιο αυτό και υπό το πρίσμα των ανωτέρω εξελίξεων, στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη αλγορίθμων φωτογραμμετρίας και όρασης υπολογιστών για τη μετρητική αξιοποίηση πλάγιων εναέριων εικόνων, με έμφαση σε διαδικασίες γεωαναφοράς πλάγιων εικόνων και συνδυασμένων συνόλων κατακόρυφων και πλάγιων εικόνων πολλαπλών προοπτικών, που στηρίζονται στον ελάχιστο δυνατό αριθμό μετρήσεων και δεν απαιτούν τη χρήση προσεγγιστικών δεδομένων θέσης και προσανατολισμού (π.χ. από αισθητήρες GNSS/INS), ώστε να είναι εφαρμόσιμοι και στην περίπτωση κατά την οποία τέτοιου είδους δεδομένα δεν είναι διαθέσιμα (π.χ. εικόνες από ερασιτεχνικά μη επανδρωμένα αερoσκάφη, παλιά σύνολα δεδομένων). Η γεωαναφορά επιτυγχάνεται είτε μέσω υπολογισμού του μετασχηματισμού κάθε εικόνας στο επίγειο σύστημα αναφοράς είτε μέσω υπολογισμού των παραμέτρων εξωτερικού προσανατολισμού κάθε εικόνας. Επίσης, η γεωμετρία των πλάγιων εναέριων εικόνων ενός δομημένου περιβάλλοντος ευνοεί τον αυτόματο εντοπισμό κατακόρυφων και οριζόντιων γραμμών και αντίστοιχων σημείων φυγής, όπως επίσης και σημείων που κείνται σε επίπεδα. Στο πλαίσιο αυτό, επιμέρους στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση της συμβολής της αυτόματης εξαγωγής γεωμετρικών στοιχείων της σκηνής που απεικονίζεται σε πλάγιες εναέριες εικόνες στη γεωαναφορά αυτών και στη μέτρηση οριζόντιων και κατακόρυφων αποστάσεων σε μεμονωμένες πλάγιες εναέριες εικόνες. Οι ανωτέρω στόχοι εκπληρώθηκαν με την ανάπτυξη αλγορίθμων υψηλού βαθμού αυτοματοποίησης, οι οποίοι επιτρέπουν τη χρήση τους και σε χρήστες χωρίς εμπειρία ή βασικές γνώσεις φωτογραμμετρίας και συμβάλλουν στην ένταξη των πλάγιων εναέριων εικόνων στις κλασικές φωτογραμμετρικές διαδικασίες.