Введение
1. Обзор методов и алгоритмов компьютерного зрения, сопоставления изображений, визуальной навигации 12
1.1 Математические основы компьютерного зрения, задача калибровки камеры 12
1.1.1 Математическая модель цифровой камеры, дисторсия оптических объективов 12
1.1.2 Калибровка камеры 16
1.1.3 Математические основы стереозрения 19
1.1.4 Алгоритм Левенберга-Марквардта 29
1.2 Методы выделения и сопоставления особенностей на изображениях 30
1.2.1 Методы выделения особенностей 32
1.2.2 Методы сопоставления особенностей 35
1.3 Методы навигации беспилотных аппаратов по изображениям 39
Выводы по 1 главе 48
2. Алгоритм сопоставления снимков сцены с фрагментарным многомасштабным представлением эталонных изображений 52
2.1 Модель земного эллипсоида и связанные с ним системы координат 52
2.2 Фрагментарное многомасштабное представление эталонного изображения 59
2.2.1 Преобразование координат пикселей между слоями пирамиды изображений 63
2.2.2 Процедура подготовки исходных данных для решения задачи сопоставления 66
2.3 Сужение области поиска особых точек на фрагментарном представлении эталонных изображений 67
2.4 Алгоритмы сопоставления особых точек, найденных на кадре видеоряда и на фрагментарном представлении эталонных изображений 74
Выводы по 2 главе 80
3. Метод взаимной привязки видеоснимков сцены на основе поиска опорных точек с применением вейвлетов Габора 81
3.1 Вейвлеты Габора 82
3.2 Подготовка данных, связанных с опорными точками 83
3.3 Метод поиска опорных точек на видеокадре с применением вейвлетов Габора
3.3.1 Использование билинейной интерполяции для повышения точности локализации опорных точек 94
3.3.2 Обеспечение инвариантности к преобразованиям яркости изображений 96
3.3.3 Оптимизация вычисления джетов Габора с использованием быстрого преобразования Фурье 97
3.4 Позиционирование камеры на основе решения задачи внешней калибровки 98
Выводы по 3 главе 100
4. Разработка системы распараллеливания вычислений для решения задач взаимной привязки изображений земной поверхности. Проведение экспериментальных исследований 101
4.1 Подсистема моделирования полета БПЛА и генерации видеоряда 101
4.2 Система распараллеливания вычислений 110
4.2.1 Программная библиотека, содержащая реализации разработанных
4.2.2 Логическая схема и высокоуровневый программный модуль для параллельной подготовки эталонных данных 121
4.2.3 Логическая схема и высокоуровневый программный модуль для параллельного решения задачи взаимной привязки 123
4.3 Проведение экспериментальных исследований 125
4.3.1 Исследование разработанного алгоритма сопоставления видеоснимков местности с фрагментарным многомасштабным представлением эталонных изображений 125
4.3.2 Исследование метода локализации опорных точек на снимках местности, метода навигации по видео 133
4.3.3 Эксперименты по параллельной предобработке эталонных изображений земной поверхности 139
4.3.4 Эксперименты по параллельной обработке нескольких видеорядов 141
4.3.5 Исследование зависимости между использованием различных наборов фильтров Габора и итоговой точностью позиционирования 143
Выводы по 4 главе 146
Основные результаты работы 149
Список литературы
