Ανάπτυξη, Εφαρμογή Και Σύγκριση Τεχνικών Ευθυγράμμισης Βασισμένων Σε Γεωμετρικούς Περιγραφείς

Abstract

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη και η παρουσίαση τεχνικών ευθυγράμμισης τρισδιάστατων νεφών σημείων που βασίζονται σε ζεύγη αντίστοιχων σημείων. Η διαδικασία της ευθυγράμμισης έχει ως στόχο την εύρεσηκατάλληλου γεωμετρικού μετασχηματισμού μέσω του οποίου εξομαλύνονται οιγεωμετρικές αποκλίσεις ανάμεσα σε διαφορετικές απεικονίσεις του ίδιου αντικειμένου.Αρχικά, πραγματοποιείται μια επισκόπηση των τεχνικών ευθυγράμμισης που συναντώνταιστην βιβλιογραφία και κατόπιν ταξινομούνται βάσει συγκεκριμένων κριτηρίων.Παρουσιάζονται οι τεχνικές λήψης των δεδομένων εισόδου και αναλύεται ο αισθητήραςMicrosoft Kinect.Στις συγκεκριμένες μεθόδους, ο προσδιορισμός των αντίστοιχων ζευγών σημείων μεταξύτων δυο συνόλων δεδομένων γίνεται συγκρίνοντας τα σημεία με βάση τους γεωμετρικούςπεριγραφείς. Ένας γεωμετρικός περιγραφέας κωδικοποιεί τις γεωμετρικές ιδιότητες μίαςκαθορισμένης περιοχής γύρω από ένα σημείο, με στόχο την μοναδική περιγραφή καιαναγνώρισή του σε όλο το σύνολο των σημείων, χωρίς να επηρεάζεται από το θόρυβο ή τηνπυκνότητα του νέφους σημείων. Ο καθένας από αυτούς χρησιμοποιεί διαφορετικάγεωμετρικά χαρακτηριστικά και υπολογίζεται με διαφορετικό τρόπο.Ο υπολογισμός των γεωμετρικών περιγραφέων για κάθε σημείο αποτελεί ένα βήμα τηςπλήρους μεθοδολογίας. Στα επόμενα βήματα, τα λανθασμένα αντίστοιχα σημείααπορρίπτονται και από τα υπόλοιπα ζεύγη αντίστοιχων σημείων υπολογίζεται ένας ολικόςγεωμετρικός μετασχηματισμός που στην συνέχεια χρησιμοποιείται για την ευθυγράμμισητων δυο νεφών σημείων.Οι προτεινόμενες τεχνικές ευθυγράμμισης εφαρμόστηκαν σε ένα σύνολο διαθέσιμωντρισδιάστατων νεφών σημείων, τα οποία λήφθηκαν με τον αισθητήρα Microsoft Kinect. Ηαποδοτικότητα και η ακρίβειά τους αξιολογήθηκε τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά. Οιμέθοδοι με βάση τους γεωμετρικούς περιγραφείς συγκρίνονται μεταξύ τους καθώς και μετην μέθοδο ευθυγράμμισης που βασίζεται στον επαναληπτικό αλγόριθμο πλησιέστερωνσημείων ICP. Τέλος, σχολιάζεται ο καθορισμός των παραμέτρων για τις οποίες η κάθεμέθοδος επιτυγχάνει ευθυγράμμιση με την ελάχιστη απόκλιση μεταξύ των δυοαπεικονίσεων.