Panorámakép készítése



Hasonló dokumentumok
Infobionika ROBOTIKA. X. Előadás. Robot manipulátorok II. Direkt és inverz kinematika. Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében

A KLT (Kanade Lucas Tomasi) Feature Tracker Működése (jellegzetes pontok választása és követése)

6. gyakorlat. Gelle Kitti. Csendes Tibor Somogyi Viktor. London András. jegyzetei alapján

3D koordináta-rendszerek

Transzformációk síkon, térben

PONTFELHŐ REGISZTRÁCIÓ

Térbeli transzformációk, a tér leképezése síkra

Transzformációk. Grafikus játékok fejlesztése Szécsi László t05-transform

Lineáris algebra zárthelyi dolgozat javítókulcs, Informatika I márc.11. A csoport

3. Sztereó kamera. Kató Zoltán. Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika tanszék SZTE (

Hajder Levente 2017/2018. II. félév

Geometria II gyakorlatok

Transzformációk. Szécsi László

Robotika. Kinematika. Magyar Attila

Sajátértékek és sajátvektorok. mf1n1a06- mf1n2a06 Csabai István

Legkisebb négyzetek módszere, Spline interpoláció

Bevezetés. Transzformáció

VIK A2 Matematika - BOSCH, Hatvan, 3. Gyakorlati anyag. Mátrix rangja

Lineáris algebra gyakorlat

Keresztmetszet másodrendű nyomatékainak meghatározása

Képregisztrációs eljárások. Orvosi képdiagnosztika 13. ea ősz

7. Régió alapú szegmentálás

Kvadratikus alakok gyakorlás.

6. Modell illesztés, alakzatok

Mátrixok 2017 Mátrixok

2. Omnidirekcionális kamera

Numerikus matematika vizsga

Numerikus módszerek II. zárthelyi dolgozat, megoldások, 2014/15. I. félév, A. csoport. x 2. c = 3 5, s = 4

Számítógépes geometria

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

1. ábra Egy terület DTM-je (balra) és ugyanazon terület DSM-je (jobbra)

Számítási feladatok a Számítógépi geometria órához

Számítógépes látás alapjai

INFORMATIKA ÁGAZATI ALKALMAZÁSAI. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

1. Lineáris transzformáció

Saj at ert ek-probl em ak febru ar 26.

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

3D - geometriai modellezés, alakzatrekonstrukció, nyomtatás

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Képfeldolgozás. 1. el adás. A képfeldolgozás m veletei. Mechatronikai mérnök szak BME, 2008

Regresszió számítás. Tartalomjegyzék: GeoEasy V2.05+ Geodéziai Kommunikációs Program

Matematika (mesterképzés)

Gyakorló feladatok. Agbeko Kwami Nutefe és Nagy Noémi

3D számítógépes geometria és alakzatrekonstrukció

Geometria II gyakorlatok

Számítógépes Grafika mintafeladatok

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

1 Lebegőpontos számábrázolás

1. zárthelyi,

Alap-ötlet: Karl Friedrich Gauss ( ) valószínűségszámítási háttér: Andrej Markov ( )

Számítógépes Grafika mintafeladatok

Képfeldolgozás és képfúzió a hibrid technikában

1. feladatsor Komplex számok

Diszkréten mintavételezett függvények

Denavit-Hartenberg konvenció alkalmazása térbeli 3DoF nyílt kinematikai láncú hengerkoordinátás és gömbi koordinátás robotra

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

Az ipari robotok definíciója

A számítógépes grafika alapjai kurzus, vizsgatételek és tankönyvi referenciák 2014

Termék modell. Definíció:

Grafikonok automatikus elemzése

Gauss-Jordan módszer Legkisebb négyzetek módszere, egyenes LNM, polinom LNM, függvény. Lineáris algebra numerikus módszerei

3D objektumok lineáris deformációinak becslése

x = cos αx sin αy y = sin αx + cos αy 2. Mi a X/Y/Z tengely körüli forgatás transzformációs mátrixa 3D-ben?

8. előadás. Kúpszeletek

I. feladatsor. 9x x x 2 6x x 9x. 12x 9x2 3. 9x 2 + x. x(x + 3) 50 (d) f(x) = 8x + 4 x(x 2 25)

Haladó lineáris algebra

Numerikus módszerek 1.

Csoportosítás. Térinformatikai műveletek, elemzések. Csoportosítás. Csoportosítás

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

Principal Component Analysis

A mérés problémája a pedagógiában. Dr. Nyéki Lajos 2015

Matematika osztályozó vizsga témakörei 9. évfolyam II. félév:

Nem roncsoló tesztelés diszkrét tomográfiával

PANORÁMA KÉSZÍTÉS. Görög G. Bence

Normák, kondíciószám

Képregisztrációs eljárások. Orvosi képdiagnosztika 2016 ősz

y = y 0 exp (ax) Y (x) = exp (Ax)Y 0 A n x n 1 (n 1)! = A I + d exp (Ax) = A exp (Ax) exp (Ax)

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

1. Olvassuk be két pont koordinátáit: (x1, y1) és (x2, y2). Határozzuk meg a két pont távolságát és nyomtassuk ki.

Szinguláris érték felbontás Singular Value Decomposition

Infobionika ROBOTIKA. IX. Előadás. Robot manipulátorok I. Alapfogalmak. Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében

Függvények Megoldások

Robotok inverz geometriája

Matematikai geodéziai számítások 8.

Numerikus matematika. Irodalom: Stoyan Gisbert, Numerikus matematika mérnököknek és programozóknak, Typotex, Lebegőpontos számok

Keresés képi jellemzők alapján. Dr. Balázs Péter SZTE, Képfeldolgozás és Számítógépes Grafika Tanszék

Fraktálok. Kontrakciók Affin leképezések. Czirbusz Sándor ELTE IK, Komputeralgebra Tanszék. TARTALOMJEGYZÉK Kontrakciók Affin transzformációk

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Gauss-eliminációval, Cholesky felbontás, QR felbontás

Hajder Levente 2018/2019. II. félév

Tartalom. Nevezetes affin transzformációk. Valasek Gábor 2016/2017. tavaszi félév

Valasek Gábor Informatikai Kar. 2016/2017. tavaszi félév

Infobionika ROBOTIKA. XI. Előadás. Robot manipulátorok III. Differenciális kinematika. Készült a HEFOP P /1.0 projekt keretében

Pontműveletek. Sergyán Szabolcs Óbudai Egyetem Neumann János Informatikai Kar február 20.

Hajder Levente 2014/2015. tavaszi félév

Lineáris algebra Gyakorló feladatok

Digitális képek feldolgozása Előfeldolgozás Radiometriai korrekció Geometriai korrekció Képjavítás Szűrők Sávok közötti műveletek Képosztályozás Utófe

12 48 b Oldjuk meg az Egyenlet munkalapon a következő egyenletrendszert az inverz mátrixos módszer segítségével! Lépések:

Átírás:

Panorámakép készítése Képregisztráció, 2009. Hantos Norbert Blaskovics Viktor

Összefoglalás Panoráma (image stitching, planar mosaicing): átfedő képek összeillesztése Lépések: Előfeldolgozás (pl. intenzitáskorrekciók) Átfedő pontok, közös objektumok keresése Képek közötti relációk meghatározása Összeillesztés Simítás

Panorámakép készítése Példa két kép illesztésére

Csoportosítás Képek helyzete szerint: Körpanoráma (360 fokos) Sorpanoráma (pl. hosszú épület, tájkép) Oszloppanoráma (pl. magas épület) Rácspanoráma (nagy objektumok)

Csoportosítás Illesztés módja (transzformáció) szerint: Merevtest Hasonlósági Affin Projektív (síkhomográfia) Nem-lineáris

Csoportosítás Használat szerint: Manuális Fél-automatikus Automatikus Simítás szerint: Van simítás Nincs simítás

Az eljárás főbb lépései Két képet illesztünk projektív transzformációval, fél-automatikusan, simítás nélkül. Lépések: Közös pontok (referencia pontok) bekérése Homográfia számolása Projektív transzformáció, pontkoordináták újraszámolása Illesztés merevtest transzformációval

Pontpárok bekérése Feladat: olyan X X' pontpárok bekérése, amik mind a két képen megtalálhatóak Ugyanarról az objektumról készültek Általában jól beazonosítható sarokpontok

Pontpárok bekérése Pontpárok bekérése a felhasználótól

Homográfia számolása Vannak X X' egymásnak megfelelő pontjaink. Kérdés, mi az a H transzformációs mátrix, ami leírja közöttük a kapcsolatot? Ha X és X' homogén, tehát X = (x, y, w), és X' = (x', y', w'), akkor: X' = H*X Ahol H egy 3x3-as mátrix.

Homográfia számolása H-tól függ a transzformáció fajtája. Merevtest: csak forgatás és eltolás Hasonlósági: uniform skálázás Affin: nyírás, skálázás Projektív: eltérő képsíkok Nem-lineáris: egyenes képe folytonos vonal, de nem feltétlen egyenes

Homográfia számolása Ha H projektív mátrix, akkor a szabadsági foka 8 Legalább 4 pontpár kell! Több, mint 4 pont: túlhatározott egyenletrendszer H mátrix számolása: direkt lineáris transzformáció (DLT) algoritmussal

DLT DLT algoritmus: X' = H*X keresztszorzatként: X' H*X = 0. H sorai legyenek rendre h1t,h2t,h3t. Ekkor:

DLT Mivel hjt xi = xithjt, így: Lineárisan függő, így az utolsó sor elhagyható:

DLT A fenti egyenletrendszer röviden: Ah = 0. A mátrix mérete 4 pont esetén 2x9-es, h pedig H mátrix soraiból konstruált vektor. Ebben a formában az egyenletrendszer megoldása lineáris.

DLT Ha 4-nél több pontpárunk van, az egyenletrendszer túlhatározott, csak közelítő megoldás adható (zaj) Megoldás: minimalizáljuk az Ah / h normát, h legyen 1 Módszer: SVD felbontással keressük azt a sajátvektort, ami mellett ATA-nak a legkisebb a sajátértéke

Projektív transzformáció Alkalmazzuk H homográfiát az első képre! Az első kép transzfolmálása H-val

Referencia pontok követése H transzformáció után a képünk még a saját koordináta rendszerében van Kérdés, hogy ebben a koordináta rendszerben hová kerültek a referencia pontok? Megoldás: kövessük nyomon a referencia pontok koordinátáit H transzformáció segítségével!

Referencia pontok követése Az első kép referenciapontjainak koordináta-változása a H transzformáció után

Képek összeillesztése H transzformációval a két kép síkjának normálisai megegyeznek H transzformáció emelett elvégezte a forgatást, nyírást és skálázást Már csak össze kell illeszteni a két képet, de hogy pontos illesztést kapjunk, merevtest transzformációt használunk Ok: minimalizáljuk az új pontpárok távolságának négyzetösszegét

Merevtest transzformáció P Q közötti kapcsolat, de csak forgatás és eltolás engedett meg. Tehát keresendő az az R és T mátrix, hogy: Pi = R*Qi + T minden i-re. Közvetlenül számolható.

Merevtest transzformáció Több, mint 3 pontpár: túlhatározott egyenletrendszer. Minimalizáljuk a távolság négyzetösszegét, vagyis az SSE-t. SSE = RQi + T +Pi 2. Ott van minimuma, ahol SSE' = 0 és SSE'' > 0.

Merevtest transzformáció Levezetés nélkül: R = cos(t)*i + sin(t)*j, ahol I = [1 0; 0 1], J = [0-1; 1 0] sin(t) = A / (A2 + B2) 2 2 cos(t) = B / (A + B ), ahol A = (PiT JQi) NPTJQ; B = (PiT Qi) NPTQ T = P RQ. (P és Q a súlypontok.)

Eredménykép Az eredményképhez kiszámoljuk a leendő kép méretét Rámásoljuk a transzformált első képet Másolás: inverz transzformáció, legközelebbi szomszéd módszer Rámásoljuk a második képet, az eredményképet megjelenítjük

Eredménykép Eredménykép: H transzformáció utáni összeillesztés

House: eredménykép 6 pontpár kijelölésével

További eredményképek Tesztképek a pontosság mérésére

További eredményképek Tesztképek pontos illesztése

További eredményképek Tesztképek kétsoros illesztése

Temple: zajos képpár illesztése

Rock: panorámakép 4 képből, illesztés kettesével

Más programok eredményei Megnéztünk két ingyenes panorámakép készítő programot PixMaker: egyszerű program sor- vagy körpanoráma készítésére (van fizetős, komplex változata is). Szigorú feltételek: sorban álló képek, kis forgatás, 10% átfedés Előny: automatikus, gyors, egyszerű kezelni, animációt is tud generálni, szép simítás Hátrány: kicsit pontatlan, néha torzít

House (PixMaker): szép simítás, de kicsit torz

Temple (PixMaker): szép simítás, de pontatlan illesztés

Rock (PixMaker): szép eredmény

Más programok eredményei Hugin: nyílt forráskódú, komplex program Előny: változatos paraméterések, rengeteg különböző részalgoritmus, választható optimalizálók és simítások, tetszőleges képelrendezésen működik, automatikus illetve fél-automatikus Hátrány: komplex, időt igényel a használatának a megtanulása

House (Hugin): szép eredmény

Temple (Hugin): szép eredmény

Rock (Hugin): szép eredmény

További fejlesztési lehetőségek Egy program sosincs kész. :) Ötletek a továbbiakhoz: Előfeldolgozás (pl. intenzitás korrekciók) Több mint két kép illesztése egyszerre Automatizálás: sarokdetektálás, RANSAC Simítás a képhatárokon Futásidő gyorsítás: C/C++ implementáció Paraméterezés: választható illesztésfajták (merevtest, hasonlósági, stb.) Utófeldolgozás (pl. kilógó részek vágása)

Köszönjük a figyelmet!