علت ایجاد گپ در مدل سه بعدی چیست و چطور از آن جلوگیری کنیم؟

چرا بعد از پردازش تصاویر در مدل سه بعدیتون قسمتهایی از منطقه خالی میمونه و به اصطلاح گپ ایجاد میشه؟

در این مطلب قصد دارم پاسخ کاملی به این پرسش پرتکرار شما ارائه بدم

3 دلیل اصلی برای ایجاد گپ در مدل سه بعدی وجود دارد:

1. یکدست بودن بافت منطقه
2. عدم پوشش طولی و عرضی مناسب بین تصاویر
3. عدم وجود تصاویر کافی از یک قسمت

یکدست بودن بافت منطقه

برای توضیح این مورد باید توضیح پایه ای تری را به شما ارائه بدهم و به این پرسش برگردیم که ما چطور از تصاویر دوبعدی به تصاویر سه بعدی میرسیم؟

اگر این پروسه را با هم بررسی کنیم متوجه خواهید شد که چرا اگر بافت یک منطقه یکدست باشه مثل مناطق کویری که یکدست شن و ماسه است و رنگش هم یکسانه میتونه در مدل سه بعدیتون گپ ایجاد کنه

ما برای اینکه بتونیم از تصاویری که از بالا از یک منطقه اخذ میکنیم به مدل سه بعدی دست پیدا کنیم نیاز داریم پارامترهای توجیه نسبی تصاویر را بدست بیاریم.

منظور از پارامترهای توجیه نسبی چیست؟ خیلی ساده توضیح میدم: باید مشخص کنیم که تصویر دوم نسبت به تصویر در اول چقدر جا به جا شده در فضای سه بعدی و چقدر هم دوران داشته یعنی 6 پارامتر را باید بدست بیاریم یعنی 3 شیفت و 3 دوران.

برای محاسبه این پارامترهای توجیه نسبی ما از نقاط گرهی یا به اصطلاح نقاط متناظر تصویری استفاده میکنیم. حالا نقاط متناظر تصویری چیست؟ خیلی ساده برایتان توضیح میدهم

فرض کنید که از یک سوژه دو تصویر اخذ کردید و هر کدام از تصاویر یک قسمت از شی را نشان میدهد مثل تصویر زیر:

نمای روبروی این سوژه در دو عکس مشترک است(نقاط قرمز در عکس) پس ما میتوانیم یکسری نقاط مشترک را در هر دو تصویر داشته باشیم(نقطه قرمز پررنگ) به اینها نقاط گرهی یا نقاط متناظر تصویری میگوییم

حالا این نقاط متناظر تصویری چطور بدست می آیند؟ الگوریتمی هایی بنام استخراج و تناظریابی اتوماتیک نقاط تصویری وجود دارد که مهمترین اونها SIFT است. این الگوریتم به نرم افزار این امکان را میدهد که تعدادی نقاط را از تصویر اول و تعدادی را از تصویر دوم جدا کند و تشخیص دهد که چه تعدادی از اینها میتوانند متناظر باشند.

مثلا تشخیص میدهد که نقطه a1 در تصویر اول متناظر است با نقطه a1′ در تصویر دوم.

و بوسیله این نقاط است که ما معادله شرط همخطی را مینویسیم و از فضای تصویر میرسیم به فضای سه بعدی مدل. یعنی بعد از انجام توجیه نسبی ما میتونیم برای همین نقاط متناظر تصویری(گرهی) مختصات سه بعدی در فضای مدل بدست بیاریم.

حالا برویم سر سوال اصلی که این چه ارتباطی با یکدست بودن منطقه دارد؟ اگر منطقه شما کاملا یکدست باشد مثل مناطق کویری دریاچه ها برکه ها در بعضی مواقع در زمینهای کشاورزی نرم افزار نمیتواند نقاط متناظر تصویری را پیدا کند. بافت منطقه یکسان است و الگوریتم نمیتواند یک نقطه را از دیگر نقاط متمایز کند و متناظر آن را در تصویر بعدی پیدا کند.

این مهمترین دلیل ایجاد گپ است حتی در برد کوتاه. مثلا زمانی که شما از فضای داخلی اتاق تصویربرداری میکنید و دیوارها رنگ یکدستی دارد معمولا مدل سه بعدی با کیفیتی بدست نمی آید.

عدم پوشش طولی و عرضی مناسب بین تصاویر

این مورد معمولا زمانی بوجود می آید که شما در طراحی رن یکسری نکات رو در نظر نمیگیرید.

1. برای مثال در منطقه کوهستانی مثل تصویر زیر میخواهید در دو ارتفاع پروازی انجام دهید. در این حالت رن های پروازی را باید به نحوی طراحی کنید که هم پوشانی یا به اصطلاح اورلپ داشته باشند تا تصاویر بدست آمده با هم نقاط مشترکی داشته باشند که مدل سه بعدی شما یکدست بشود
2. باز در منطقه کوهستانی مثل تصویر زیر فقط در یک ارتفاع پرواز را انجام یدهید. زمانی که پرنده به آبچکت بسیار نزدیک است (در این مثال نوک قله) پوشش بین تصاویر رعایت نمیشود آنهم بدلیل تغییر زیاد ارتفاع. پس باید یک پرواز دیگر در ارتفاع بالاتر داشته باشید.

بطور کلی باید تصاویر شما همدیگر را پوشش دهند تا بتوانند به اصلاح به هم دوخته شوند و طرح کلی را به شما بدهند.

عدم وجود تصاویر کافی از یک قسمت

طبیعتا اگر شما از یک منطقه به هر دلیلی تصاویر کافی نداشته باشی احتمال گپ وجود دارد.

مثلا پرنده شما رن پروازی زیر را تصویربرداری میکند.

ممکن است به دلایلی مثلا ایراد داشتن کارت حافظه، پر بودن اون، کم بودن سرعتش یا نرسیدن دستور شات به دوربین تصاویر قسمتی از رن اخذ نشود. در اینصورت تصاویر شما دو تکه میشود و ناحیه ای که عکس برداری نشده با گپ خودش را نشان میدهد.

اگر گپ در مدل سه بعدی شما بوجود آمد نگران نباشید و موارد زیر را بررسی کنید تا بتوانید مشکل را پیدا کرده و آنرا رفع کنید:

• تصویربرداری چطور انجام شده؟
• توپوگرافی منطقه به چه شکل بوده؟
• مختصات تصاویر را چک کنید
• میزان پوشش تصاویر را چک کنید