علی حسینی نوه احمدآبادیان

به دلیل پیچیدگی های پردازش فریم برای تعیین موقعیت و تهیه نقشه در الگوریتم های ماشین بینایی و فتوگرامتری، روش های انتخاب فریم های کلیدی به منظور افزایش کارایی الگوریتم ها معرفی شدند که در عین حفظ دقت و استحکام الگوریتم، حجم پردازش ها را کاهش می دهند. یکی از معروف ترین الگوریتم های تعیین موقعیت و تهیه نقشه هم زمان مبتنی بر تصویر (ویژ و ال اسلم)، الگوریتم ORB-SLAM3 [1] است. انتخاب فریم کلیدی در این الگوریتم و سایر الگوریتم های این حوزه وابسته به حد آستانه های ابتکاری است. در این مقاله یک روش هندسی و بر پایه اصول طراحی شبکه تصویربرداری در فتوگرامتری به منظور انتخاب فریم های کلیدی در بهبود الگوریتم ORB-SLAM3 پیشنهاد شده است. در این روش، حد آستانه های ابتکاری با اصول فتوگرامتری جایگزین شده است که علاوه بر استحکام الگوریتم، کیفیت ابر نقطه حاصل از فریم های کلیدی را تضمین می کند. در روش پیشنهادی، ابتدا یک حد آستانه انطباقی در مورد مجاز بودن تعداد نقاطی که ناحیه مخروطی خط دید آن ها در یک مخروط چهار ناحیه ای تشکیل شده بر روی هر نقطه، تغییر کرده است، تصمیم می گیرد. سپس با تشکیل یک شبکه ۳ در ۳ در هر فریم و شمارش نقاط مؤثر در هر سلول این شبکه، معیار تعادل مرکز ثقل ( ECOG )  [2] در مورد مناسب بودن توزیع نقاط داخل این فریم تصمیم می گیرد. از طرف دیگر سنسور اینرسی [3] ( IMU ) در صورت مشاهده تغییرات شدید شتاب حرکت، مستقل از دوربین اقدام به اخذ فریم کلیدی می کند. به منظور ارزیابی روش پیشنهادشده، آزمایش های وسیعی روی داده [4] EuRoC در حالت تک دوربینه و دو دوربین انجام شده است. ارزیابی های کیفی و کمی با مقایسه مسیر ردیابی شده هر الگوریتم با مسیر مرجع، مقایسه ابر نقطه تشکیل شده از فریم های کلیدی و مقایسه مقدار خطای مطلق مسیر حرکت [5] ( ATE ) انجام شده است. همچنین زمان اجرای هر الگوریتم برای تمامی دنباله تصاویر داده EuRoC ارزیابی شده است. نتایج نشان می دهد، الگوریتم پیشنهادی در حالت دو دوربین 18.1 % و در حالت تک دوربینه 20.4 % دقت تعیین موقعیت ORB-SLAM3 را بهبود داده و علاوه بر این ابر نقطه متراکم تری تولید کرده است.

زیرساخت های زیرزمینی شامل برق، گاز، مخابرات، آب و فاضلاب توسط سازمان های مرتبط مدیریت و کنترل می شوند. در پروژه های همراه با حفاری امکان تشخیص اشتباه مکان تأسیسات وجود دارد. بنابراین به منظور جلوگیری از آسیب به زیرساخت ها و بروز خسارت های مالی و جانی فراوان، بررسی آنها ضروری است. امروزه GIS فراگستر و فناوری های جدید نظیر واقعیت افزوده می توانند به عنوان راه حلی نوین برای رفع این مشکل به کار گرفته شوند. به گونه ای که بتوان این تأسیسات را در بستر تلفن همراه هوشمند و یا تبلت بصری سازی نمود. به دلیل عدم امکان برآورد دقت مورد نیاز (با توجه به قطر لوله ها و عرض خیابان ها در حد چند سانتی متر) در روش مبتنی بر حسگر، هدف این مقاله ارائه روشی نوین به منظور بهبود دقت واقعیت افزود است. در روش پیشنهادی، دو روش مبتنی بر حسگر و مبتنی بر دید ترکیب شده و در کاربرد بصری سازی تأسیسات زیرزمینی با فناوری واقعیت افزوده آزمایش شده است. در این روش از تارگت های کددار و روش ترفیع فضایی به منظور برآورد پارامترهای موقعیت و جهت دوربین استفاده شده است. به منظور دستیابی به مقادیر اولیه مناسب در ترفیع فضایی، از داده های سنسورهای GPS ، شتاب سنج و مغناطیس استفاده شده و بعد از انجام یک فیلتر پایین گذر موقعیت و وضعیت دوربین وارد فرآیند ترفیع فضایی شده است. با توجه به موقعیت و وضعیت بهبود یافته ی دوربین در فرآیند ترفیع فضایی، مدل مجازی تولید شده در موقعیت مسطحاتی صحیح خود قرار می گیرد. موقعیت مسطحاتی به صورت گرافیکی روی زمین نمایش داده می شود و بعد ارتفاعی (عمق) به صورت یک پارامتر توصیفی ارائه می گردد. در نهایت هر دو روش با استفاده از نرم افزار مدل سازی و اندازه گیری دقیق مبتنی بر اصول فتوگرامتری و ماشین بینایی Agisoft مورد ارزیابی قرار گرفته است. در روش مبتنی بر حسگر متوسط دقت پارامترهای موقعیت برابر با 4/2908 متر و متوسط دقت پارامترهای جهت برابر با 6/1796 درجه است، در حالی که در روش مبتنی بر دید متوسط دقت موقعیت برابر 0/1227 متر و متوسط دقت پارامترهای جهت برابر با 2/2017 درجه است. بنابراین نتایج بهبود دقت روش پیشنهادی نسبت به روش مبتنی بر حسگر را اثبات می کند.