آرش عظیمی فرد

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.