Международная научно-техническая конференция «Информационные системы и технологии» ИСТ-2014

Международная научно-техническая конференция «Информационные системы и технологии»
ИСТ-2014
СЕКЦИЯ 5.3 ТЕХНИЧЕСКАЯ КИБЕРНЕТИКА
(ИНФОРМАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОГНИТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ)
М.В. МАРТЫНЮК (к.ф.-м.н., доцент), К.А.ПРОКОФЬЕВА (магистрант)
(Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева)
ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНА ПОМЕЩЕНИЯ НА ОСНОВЕ ВИДЕОРЯДА
Описываемый метод позволяет получить план помещения, а именно: форму и габариты, на
основе видеоряда этого помещения.
Входные данные: видеоряд, фиксирующий потолок помещения, такой, что в кадр попадают
все углы и пересечения потолка со стенами, первый и последний кадр должны быть совместимы,
то есть существует возможность их наложения. При съёмке видеоряда оптическая ось
видеокамеры должна располагается вертикально, камера должна перемещаться внутри помещения
на фиксированном расстоянии от пола. Высота потолков и расстояние от пола до камеры
полагаются известными.
Выходные данные: план помещения, изображающий его форму и габариты.
Разработанный метод основан на методах детектирования локальных особенностей на
изображении, в том числе углов и прямых линий, а также включает алгоритм панорамного
совмещения изображений с линейными искажениями.
Алгоритм состоит из пяти этапов: построение панорамы из видеоряда, детектирование
углов и прямых линий на полученном панорамном изображении, построение замкнутых контуров
из найденных углов и прямых линий, выбор подходящего контура и построение плана помещения
на его основе.
На первом этапе из видеопотока выбираются кадры с заданным шагом, на основе которых
строится панорамное изображение. Панорамное изображение строится следующим образом: для
двух последовательных кадров применяется алгоритм совмещения изображений с линейными
искажениями. Далее полученное изображение совмещается с последующим кадром и т.д., пока не
будут совмещены все выбранные кадры. В алгоритме совмещения изображений с линейными
искажениями применяется метод детектирования локальных особенностей и их дескрипторов
SURF, сопоставление дескрипторов для нахождения соответствий локальных особенностей на
двух изображениях, поиск матрицы преобразования, описывающей линейные искажения второго
изображения относительно первого, применение матрицы преобразования ко второму
изображению и наложение второго, преобразованного изображения на первое.
Далее на полученном панорамном изображении детектируются прямые линии и углы,
обозначающие границы потолка и стен. Детектирование осуществляется путём свёртки
изображения с набором двумерных синусно-косинусных дифференцирующих фильтров,
подчёркивающих границы и прямые углы однородных участков.
На основе полученных углов и линий ищутся всевозможные замкнутые контуры,
включающие углы и прямые линии, соединяющие их. Для стен, имеющих скругления на
пересечении, на панорамном изображении не будет обнаружено точки, соответствующей углу, из
которой должны выходить две прямые линии. Поэтому наличие углов не является обязательным,
если две прямые линии заканчиваются в окрестности одной и той же точки. Значение радиуса
окрестности является входным параметром. В случае, если полученное панорамное изображение
не содержит углов и прямых линий, необходимых для построения замкнутого контура, необходимо
вызывать пересчет алгоритма с меньшим шагом выбора кадров из видеоряда с той целью, чтобы
найти необходимые углы и прямые линии на других кадрах, не вошедших в выборку на
предыдущей итерации.
Для каждого контура из полученного массива считается площадь занимаемой поверхности,
которую он ограничивает на изображении. Для построения плана помещения выбирается
наибольший по занимаемой площади контур.
К недостаткам метода можно отнести отсутствие на итоговом плане помещения положения
и габаритов оконных рам и дверных проемов.
E-mail: ks.prokofjeva@gmail.com
363