[صفحه اصلی ]   [Archive] [ English ]  
:: صفحه اصلي :: درباره نشريه :: آخرين شماره :: تمام شماره‌ها :: جستجو :: ثبت نام :: ارسال مقاله :: تماس با ما ::
بخش‌های اصلی
صفحه اصلی::
اطلاعات نشریه::
آرشیو مجله و مقالات::
برای نویسندگان::
داوران::
ثبت نام و اشتراک::
تماس با ما::
تسهیلات پایگاه::
بایگانی مقالات زیر چاپ::
آمار نشریه::
::
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
..
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
..
آمار سایت
مقالات منتشر شده: 308
نرخ پذیرش: 63
نرخ رد: 37
میانگین داوری: 209 روز
میانگین انتشار: 344 روز
..
:: دوره 10، شماره 4 - ( 12-1401 ) ::
جلد 10 شماره 4 صفحات 65-39 برگشت به فهرست نسخه ها
ارائه یک روش بهبود یافته مبتنی بر الگوریتم تبدیل هاف به‌منظور کالیبراسیون هندسی سنجنده حرارتی
سروش مطیب ، فرهاد صمدزادگان* ، مسعود ورشوساز
دانشگاه تهران
چکیده:   (2120 مشاهده)
سنجنده ­های حرارتی غیر متریک، پس از گذشت مدت زمانی از کالیبراسیون آزمایشگاهی خارج ‌شده و به‌منظور تصحیح پارامترهای توجیه داخلی و اعوجاجات عدسی نیازمند کالیبراسیون مجدد می‌باشند. در این راستا جهت تولید محصولات فتوگرامتری با دقت هندسی مطلوب، تعیین پارامترهای کالیبراسیون هندسی سنجنده غیر متریک به‌منظور کاهش خطا توجیه نسبی و حل سرشکنی باندل اجسمنت امری ضروری است. هدف از این تحقیق ارائه یک روش نوین جهت کالیبراسیون هندسی سنجنده حرارتی غیرمتریک به‌عنوان یک مرحله پیش‌پردازش اساسی جهت تولید محصولات فتوگرامتری با دقت هندسی مطلوب می‌باشد. در روش پیشنهادی به‌منظور کالیبراسیون هندسی سنجنده حرارتی غیرمتریک، از یک الگو کالیبراسیون به شکل یک صفحه مستطیلی شامل تارگت­های دایره‌ای توخالی با هندسه قرارگیری متقارن در کنار یکدیگر استفاده ‌شده است. وجود دایره‌های توخالی موجب ایجاد اختلاف دمایی و در نهایت ایجاد تضاد و وضوح در صفحه الگو کالیبراسیون حرارتی می‌گردد. با توجه به قدرت تفکیک مکانی و وضوح پایین سنجنده ­های­ حرارتی، تارگت­های دایره­ای به‌صورت بیضی در تصویر ثبت می­گردند. به همین دلیل، در این مقاله جهت برازش و استخراج مختصات دو­ بعدی دقیق مرکز کانونی تارگت­های بیضی شکل در فضا تصویر از الگوریتم تبدیل هاف استفاده ‌شده است. علت این امر آن است که تبدیل هاف جهت برازش بیضی از پارامترهای کانون بیضی استفاده می‌کند و نیاز به استخراج کامل خطوط محیطی بیضی ندارد. در روش به کار گرفته شده در این مقاله از معادلات شرط هم خطی جهت محاسبه المان‌های کالیبراسیون هندسی سنجنده حرارتی استفاده شده است. به‌منظور ارزیابی روش پیشنهادی آزمایش‌های مختلفی انجام شد. نتایج این آزمون‌ها که بر اساس معیار میانگین خطا نگاشت مجدد در هر تصویر انجام گردید، دقت کالیبراسیون هندسی را 03/0 پیکسل ارزیابی نموده است. علاوه بر این روش پیشنهادی جهت نگاشت مجدد مرکز کانونی تارگت­ها به صفحه الگو کالیبراسیون با استفاده از پارامتر­های کالیبراسیون برآورد شده، میانگین خطا بین مختصات تصویری واقعی و مختصات واقعی تارگت­ها در فضا زمینی را به مقدار 28/0 پیکسل نسبت به روش معادله مقاطع مخروطی بهبود بخشیده است.
واژه‌های کلیدی: توجیه داخلی، کالیبراسیون هندسی، سنجنده حرارتی، الگوریتم تبدیل هاف، شرط هم خطی
متن کامل [PDF 2036 kb]   (352 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: فتوگرامتری
دریافت: 1400/9/1 | پذیرش: 1401/1/14 | انتشار الکترونیک پیش از انتشار نهایی: 1402/2/25 | انتشار: 1402/2/31
فهرست منابع
1. [1] Rakha. T, Liberty. A, Gorodetsky. A, Kakillioglu. B, and Velipasalar. S, "Heat Mapping Drones: An Autonomous Computer-Vision-Based Procedure for Building Envelope Inspection Using Unmanned Aerial Systems (UAS)". Technology|Architecture + Design, 2(1): pp. 30-44, 2018. [DOI:10.1080/24751448.2018.1420963]
2. [2] Edelman, G.J. and M.C. Aalders, "Photogrammetry using visible, infrared, hyperspectral and thermal imaging of crime scenes". Forensic Science International, 292: pp. 181-189, 2018. [DOI:10.1016/j.forsciint.2018.09.025]
3. [3] Adamopoulos, E. and F. Rinaudo, "Enhancing Image-Based Multiscale Heritage Recording with Near-Infrared Data". ISPRS International Journal of Geo-Information, 9(4), 2020. [DOI:10.3390/ijgi9040269]
4. [4] Conte, P, V.A. Girelli, and E. Mandanici, "Structure from Motion for aerial thermal imagery at city scale: Pre-processing, camera calibration, accuracy assessment". ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 146: pp. 320-333, 2018. [DOI:10.1016/j.isprsjprs.2018.10.002]
5. [5] Wierzbicki. D, Fryskowska. A, Kedzierski. M, Wojtkowska. M, and Delis, "Method of radiometric quality assessment of NIR images acquired with a custom sensor mounted on an unmanned aerial vehicle". Journal of Applied Remote Sensing, 12(1): pp. 015008. 2018. [DOI:10.1117/1.JRS.12.015008]
6. [6] Fraser. C.S, and Brown. D.C, "INDUSTRIAL PHOTOGRAMMETRY: NEW DEVELOPMENTS AND RECENT APPLICATIONS". The Photogrammetric Record, 12(68): pp. 197-217, 1986. [DOI:10.1111/j.1477-9730.1986.tb00557.x]
7. [7] Clarke. T.A, and J.G. Fryer, "The Development of Camera Calibration Methods and Models". The Photogrammetric Record, 16(91): pp. 51-66, 1998. [DOI:10.1111/0031-868X.00113]
8. [8] Sun. Q, Wang. X, Xu. J, Wang. L, Zhang. H, Yu. J, and Zhang. X, "Camera self-calibration with lens distortion". Optik, 127(10): pp. 4506-4513, 2016. [DOI:10.1016/j.ijleo.2016.01.123]
9. [9] Fraser. C.S, "Automatic camera calibration in close range photogrammetry". Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 79(4): pp. 381-388, 2013. [DOI:10.14358/PERS.79.4.381]
10. [10] Wang. J, Shi. F, Zhang. J, and Liu. Y, "A new calibration model of camera lens distortion". Pattern recognition, 41(2): pp. 607-615, 2008. [DOI:10.1016/j.patcog.2007.06.012]
11. [11] Sun. X, and J. Duan, "Design of multi-parameter target used in calibration of high precision CCD camera". Optik, 127(2): pp. 548-552, 2016. [DOI:10.1016/j.ijleo.2015.10.109]
12. [12] Wolf. P.R, Elements of photogrammetry; with air photointerpretation and remote sensing. 1983.
13. [13] Li, X, Photogrammetric investigation into low-resolution digital camera systems. 1999.
14. [14] Kannala. J, J. Heikkilä, and S.S. Brandt, "Geometric camera calibration". Wiley Encyclopedia of Computer Science and Engineering, 13(6): pp. 1-20, 2008. [DOI:10.1002/9780470050118.ecse589]
15. [15] Lagüela. S, González-Jorge. H, Armesto. J, and Arias. P, "Calibration and verification of thermographic cameras for geometric measurements". Infrared Physics & Technology, 54(2): pp. 92-99, 2011. [DOI:10.1016/j.infrared.2011.01.002]
16. [16] Budzier. H, and G. Gerlach, "Calibration of uncooled thermal infrared cameras". J. Sens. Sens. Syst, 4(1): pp. 187-197, 2015. [DOI:10.5194/jsss-4-187-2015]
17. [17] Lane. B, and E. Whitenton, "Calibration and Measurement Procedures for a High Magnification Thermal Camera". 2016. [DOI:10.6028/NIST.IR.8098]
18. [18] Lin, D, Maas. H-G, Westfeld. P, Budzier. H, and Gerlach. G, "An advanced radiometric calibration approach for uncooled thermal cameras". The Photogrammetric Record, 33(161): pp. 30-48, 2018. [DOI:10.1111/phor.12216]
19. [19] Ribeiro-Gomes. K, Hernández-López. D, Ortega. J. F, Ballesteros. R, Poblete. T, & Moreno. M. A, "Uncooled Thermal Camera Calibration and Optimization of the Photogrammetry Process for UAV Applications in Agriculture". Sensors, 17(10), 2017. [DOI:10.3390/s17102173]
20. [20] Kelly. J, Kljun. N, Olsson, P-O, Mihai. L, Liljeblad. B, Weslien. P, and Eklundh. L, "Challenges and best practices for deriving temperature data from an uncalibrated UAV thermal infrared camera". Remote Sensing, 11(5): pp. 567, 2019. [DOI:10.3390/rs11050567]
21. [21] Moffitt. F.H, and E.M. Mikhail, Photogrammetry, New York: Harper [and] Row, 1980.
22. [22] Kannala. J, J. Heikkilä, and S.S. Brandt, "Geometric Camera Calibration". Wiley Encyclopedia of Computer Science and Engineering, pp. 1-11, 2008. [DOI:10.1002/9780470050118.ecse589]
23. [23] Nex. F, and F. Remondino, "UAV for 3D mapping applications: a review". Applied geomatics, 6(1): pp. 1-15, 2014. [DOI:10.1007/s12518-013-0120-x]
24. [24] Rangel. J, S. Soldan, and A. Kroll, "3D thermal imaging: Fusion of thermography and depth cameras". In International Conference on Quantitative InfraRed Thermography. 2014. [DOI:10.21611/qirt.2014.035]
25. [25] Usamentiaga. R, Garcia. D. F, Ibarra-Castanedo. C, & Maldague. X, "Highly accurate geometric calibration for infrared cameras using inexpensive calibration targets". Measurement, 112: pp. 105-116, 2017. [DOI:10.1016/j.measurement.2017.08.027]
26. [26] Rzeszotarski. D, and B. Wiecek, "Calibration for 3D reconstruction of thermal images". In Proceedings of 9th International Conference on Quantitative InfraRed Thermography (QIRT). 2008. Citeseer. [DOI:10.21611/qirt.2008.14_03_04]
27. [27] He. X, Zhang. H, Hur. N, Kim. J, Wu. Q, and Kim. T, "Estimation of Internal and External Parameters for Camera Calibration Using 1D Pattern". In 2006 IEEE International Conference on Video and Signal Based Surveillance. 2006. [DOI:10.1109/AVSS.2006.48]
28. [28] Vidas. S, Lakemond. R, Denman. S, Fookes. C, Sridharan. S, and Wark. T, "A Mask-Based Approach for the Geometric Calibration of Thermal-Infrared Cameras". IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 61(6): p. 1625-1635, 2012. [DOI:10.1109/TIM.2012.2182851]
29. [29] Luhmann. T, Robson. S, Kyle. S, and Harley. I, Close range photogrammetry. Whittles, Caithness, 2006.
30. [30] Schramm. S, Rangel. J, Salazar. D. A, Schmoll. R, and Kroll. A, "Target analysis for the multispectral geometric calibration of cameras in visual and infrared spectral range". IEEE Sensors Journal, 21(2): pp. 2159-2168, 2020. [DOI:10.1109/JSEN.2020.3019959]
31. [31] Harris. C.G, and M. Stephens, "A combined corner and edge detector". in Alvey vision conference. Citeseer, 1988. [DOI:10.5244/C.2.23]
32. [32] Yujing. Q, T. Yanchao, and L. Junshi, "Improved Harris sub-pixel corner detection algorithm for chessboard image". in Proceedings of 2013 2nd International Conference on Measurement, Information and Control. 2013. [DOI:10.1109/MIC.2013.6758222]
33. [33] Datta. A, J. Kim, and T. Kanade, "Accurate camera calibration using iterative refinement of control points". in 2009 IEEE 12th International Conference on Computer Vision Workshops, ICCV Workshops. 2009. [DOI:10.1109/ICCVW.2009.5457474]
34. [34] Javidi, N, F. Samadzagegan, and F. Dadras Javan, "Assessing the Ability of Calibration Methods in Geometric Correction of Airborne Thermal Cameras", in National Geomatics Conference, 2017. (Persian)
35. [35] Ouellet. J-N, and P. Hébert, "Precise ellipse estimation without contour point extraction". Machine Vision and Applications, 21(1): pp. 59-67, 2009. [DOI:10.1007/s00138-008-0141-3]
36. [36] Rosin. P.L, "A note on the least squares fitting of ellipses". Pattern Recognition Letters, 14(10): pp. 799-808, 1993. [DOI:10.1016/0167-8655(93)90062-I]
37. [37] Zollner. H, and R. Sablatnig, "Comparison of methods for geometric camera calibration using planar calibration targets", 2004.
38. [38] Arofteh, F. Samadzagegan, and F. Dadras Javan. "Provide an efficient method for geometric calibration of thermal cameras". in National Geomatics Conference, Available from: https://www.sid.ir/fa/seminar/ViewPaper.aspx?ID=89937, 2017. (Persian)
39. [39] Chia. A. Y. S, Leung. M. K. H, Eng. H, and Rahardja. S, "Ellipse Detection with Hough Transform in One Dimensional Parametric Space". in 2007 IEEE International Conference on Image Processing, 2007. [DOI:10.1109/ICIP.2007.4379833]
40. [40] Saponaro. P, Sorensen. S, Rhein. S, and Kambhamettu. C, "Improving calibration of thermal stereo cameras using heated calibration board". in 2015 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP), 2015. [DOI:10.1109/ICIP.2015.7351702]
41. [41] Mohd. M. N, Kashima. M, Sato. K, and Watanabe. M, "Effective geometric calibration and facial feature extraction using multi sensors". International Journal of Engineering Science and Innovative Technology (IJESIT), 1(2): pp. 170-178, 2012.
42. [42] Javadnejad. F, Gillins. D. T, Parrish. C. E, and Slocum. R. K, "A photogrammetric approach to fusing natural colour and thermal infrared UAS imagery in 3D point cloud generation". International Journal of Remote Sensing, 41(1): pp. 211-237, 2020. [DOI:10.1080/01431161.2019.1641241]
43. [43] Shivakumar. S. S, Rodrigues. N, Zhou. A, Miller. I. D, Kumar. V, and Taylor. C. J, Pst900: "Rgb-thermal calibration, dataset and segmentation network". in 2020 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2020. [DOI:10.1109/ICRA40945.2020.9196831]
44. [44] Song. L. M, Wang. M. P, Lu. L, and Jing Huan. H, "High precision camera calibration in vision measurement. Optics & Laser Technology", 39(7): pp. 1413-1420, 2007. [DOI:10.1016/j.optlastec.2006.10.006]
45. [45] Yang. R, Yang. W, Chen. Y, and Wu. X, "Geometric Calibration of IR Camera Using Trinocular Vision". Journal of Lightwave Technology, 29(24): pp. 3797-3803,2011. [DOI:10.1109/JLT.2011.2170812]
46. [46] Ellmauthaler. A, Silva. E. A. B. d, Pagliari. C. L, Gois. J. N, and Neves. S. R, "A novel iterative calibration approach for thermal infrared cameras". in 2013 IEEE International Conference on Image Processing. 2013. [DOI:10.1109/ICIP.2013.6738450]
47. [47] Lagüela. S, González-Jorge. H, Armesto. J, and Herráez. J, "High performance grid for the metric calibration of thermographic cameras". Measurement Science and Technology, 23(1): pp. 015402, 2011. [DOI:10.1088/0957-0233/23/1/015402]
48. [48] Luhmann. T, J. Piechel, and T. Roelfs, "Geometric calibration of thermographic cameras, in Thermal Infrared Remote Sensing", Springer, pp. 27-42, 2013. [DOI:10.1007/978-94-007-6639-6_2]
49. [49] Helgesen. H. H, Leira. F. S, Bryne. T. H, Albrektsen. S. M, and Johansen. T. A, "Real-time georeferencing of thermal images using small fixed-wing UAVs in maritime environments". ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 154: pp. 84-97,2019. [DOI:10.1016/j.isprsjprs.2019.05.009]
50. [50] Bradski. G, and A. Kaehler, Learning OpenCV: Computer vision with the OpenCV library: " O'Reilly Media, Inc.", 2008.
51. [51] Xicai. L, W. Qinqin, and W. Yuanqing, "Binocular vision calibration method for a long-wavelength infrared camera and a visible spectrum camera with different resolutions". Optics Express, 29(3): pp. 3855-3872, 2021. [DOI:10.1364/OE.405600]
52. [52] Zhang. Z, "A flexible new technique for camera calibration". IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 22(11): pp. 1330-1334, 2000. [DOI:10.1109/34.888718]
53. [53] González-Pérez. S, Perea Ström. D, Arteaga-Marrero. N, Luque. C, Sidrach-Cardona. I, Villa. E, and Ruiz-Alzola, J, "Assessment of registration methods for thermal infrared and visible images for diabetic foot monitoring". Sensors, 21(7): pp. 2264, 2021. [DOI:10.3390/s21072264]
54. [54] Kang. L, and D. Liu, "Diameter Detection of Silicon Single Crystal Based on Brain Storm Optimization Algorithm Hough Transform". In 2019 Chinese Control Conference (CCC). 2019. [DOI:10.23919/ChiCC.2019.8865549]
55. [55] Xia. R, Zhao. J, Zhang. T, Su. R, Chen. Y, and Fu. S, "Detection method of manufacturing defects on aircraft surface based on fringe projection". Optik, 208: pp. 164332, 2020. [DOI:10.1016/j.ijleo.2020.164332]
56. [56] Huang. Y.P, T.H. Wang, and H. Basanta, "Using Fuzzy Mask R-CNN Model to Automatically Identify Tomato Ripeness". IEEE Access, 8: pp. 207672-207682, 2020. [DOI:10.1109/ACCESS.2020.3038184]
57. [57] Poulin-Girard. A-S, S. Thibault, and D. Laurendeau, "Influence of camera calibration conditions on the accuracy of 3D reconstruction". Optics Express, 24(3): p. 2678-2686, 2016. [DOI:10.1364/OE.24.002678]
58. [58] Tomasi. C, and R. Manduchi, "Bilateral filtering for gray and color images". In Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271). 1998.
59. [59] Paris. S, Kornprobst. P, Tumblin. J, and Durand. F, Bilateral filtering: Theory and applications. Now Publishers Inc, 2009. [DOI:10.1561/9781601982513]
60. [60] Canny. J, "A computational approach to edge detection". IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence, (6): pp. 679-698, 1986. [DOI:10.1109/TPAMI.1986.4767851]
61. [61] Gonzalez. R, R. Woods, and S. Eddins, Digital Image Processing Using Matlab, 1st Indian Reprint, Pearson Education, 2004.
62. [62] Solomon. C, and T. Breckon, Fundamentals of Digital Image Processing: A practical approach with examples in Matlab: John Wiley & Sons, 2011. [DOI:10.1002/9780470689776]
63. [63] Davies, E.R, Machine vision: theory, algorithms, practicalities: Elsevier, 2004.
64. [64] Tsuji and Matsumoto, "Detection of Ellipses by a Modified Hough Transformation". IEEE Transactions on Computers, C-27(8): pp. 777-781, 1978. [DOI:10.1109/TC.1978.1675191]
65. [65] Guil. N, and E.L. Zapata, "Lower order circle and ellipse Hough transform". Pattern Recognition, 30(10): pp. 1729-1744, 1997. [DOI:10.1016/S0031-3203(96)00191-4]
66. [66] Xu. L, E. Oja, and P. Kultanen, "A new curve detection method: Randomized Hough transform (RHT)". Pattern Recognition Letters, 11(5): pp. 331-338, 1990. [DOI:10.1016/0167-8655(90)90042-Z]
67. [67] Chen. T-C, and K-L. Chung, "An Efficient Randomized Algorithm for Detecting Circles". Computer Vision and Image Understanding, 83(2): pp. 172-191, 2001. [DOI:10.1006/cviu.2001.0923]
68. [68] Chun-Ta. H, and C. Ling-Hwei, "A high-speed algorithm for elliptical object detection". IEEE Transactions on Image Processing, 5(3): pp. 547-550, 1996. [DOI:10.1109/83.491329]
69. [69] Ho. C-T, and L-H. Chen, "A fast ellipse/circle detector using geometric symmetry". Pattern Recognition, 28(1): pp. 117-124, 1995. [DOI:10.1016/0031-3203(94)00077-Y]
70. [70]W,W.a.E.[CitedAccessedonJanuary2007];Availablefrom:http://mathworld.wolfram.com/Ellipse.html.
71. [71] Brown. D.C, "Close-range camera calibration", Photogrammetric Engineering. Engineering and Remote Sensing, 37(8): pp. 855-866, 1971.
ارسال پیام به نویسنده مسئول



XML   English Abstract   Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Motayyeb S, Samadzadegan F, Varshosaz M. Improved Geometric Calibration Method for Thermal Sensors Using the Hough Transform Algorithm. jgit 2023; 10 (4) :39-65
URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-864-fa.html

مطیب سروش، صمدزادگان فرهاد، ورشوساز مسعود. ارائه یک روش بهبود یافته مبتنی بر الگوریتم تبدیل هاف به‌منظور کالیبراسیون هندسی سنجنده حرارتی. مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. 1401; 10 (4) :39-65

URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-864-fa.html



بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.
دوره 10، شماره 4 - ( 12-1401 ) برگشت به فهرست نسخه ها
نشریه علمی-پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی Engineering Journal of Geospatial Information Technology
Persian site map - English site map - Created in 0.05 seconds with 38 queries by YEKTAWEB 4657