Journal of Geospatial Information Technology

fa انتخاب تصویر بهینه برای بهبود کیفیت هندسی تولید ارتوفتوموزاییک حقیقی از تصاویر پهپاد با روش‌های‌ تصمیم‌گیری چند‌معیاره Selecting the optimal image with Multi-Criteria Decision Making methods to enhance the geometric quality of true orthophotomosaic from UAV imagery فتوگرامتری Aerial Photogrammetry پژوهشي Research امروزه تولید ارتوفتوموزاییک حقیقی با کیفیت و با دقت بالا از تصاویر پهپاد به عنوان یک مسئله چالش برانگیز، توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. یکی از عوامل تاثیرگذار در دقت و کیفیت این محصول، انتخاب تصویر مرجع بهینه میباشد. در پروژه‌های فتوگرامتری پهپاد، برای تشکیل هر پیکسل از ارتوفتوموزاییک، انتخابهای زیادی از میان تصاویر پوششدار وجود دارد. بنابراین استفاده از تصاویر مختلف با خصوصیات هندسی و رادیومتریکی متفاوت، می‌تواند تاثیر قابل توجهی در نتیجه ارتوفتوموزاییک داشته باشد. این مقاله به ارائه  روشی جدید در تولید ارتوفتوموزاییک پرداخته است که با بکارگیری یک الگوریتم تصمیم‌گیری چند‌معیاره، برای تشکیل هر پیکسل از ارتوفتوموزاییک، بهترین تصویر مرجع را با لحاظ کردن معیارهای چندگانه شناسایی می‌کند. تعیین تصویر بهینه در دو گام وزندهی و تصمیم‌گیری چندمعیاره انجام می‌گیرد. ابتدا در مرحله وزندهی با استفاده از نقاط گرهی سه‌بعدی، وزن معیارهای پنجگانه شامل فاصله از مرکز تصویربرداری، دقت پارامترهای توجیه خارجی، تعداد نقاط گرهی سه‌بعدی، تعداد نقاط کنترل زمینی و کیفیت تصویری تعیین می‌شود. سپس برای هر نقطه مدل رقومی سطح (DSM) در تصاویر نمایان مربوطه، معیارهای پنجگانه اندازه‌گیری و با استفاده از فرایند تصمیم‌گیری چندمعیاره تصاویر اولویت‌بندی می‌شوند. در ادامه، برای انتخاب تصویر بهینه، ارزیابی درونی به نحوی انجام می‌شود که خطای بازنگاشت نقاط گرهی سه‌بعدی همسایه، کاهش یابد. خروجی این فرآیند، یک تصویر مرجع بهینه برای هر نقطه DSM است که از آن برای پر‌کردن سلول ارتوفتوموزاییک متناظر استفاده می‌شود. روش پیشنهادی بر روی دو مجموعه داده پهپادمبنا اجرا و نتایج آن با روش‌های تک‌معیاره رایج مقایسه شده است. بر طبق نتایج بدست آمده، بر حسب RMSE، روش چند‌معیاره در مناطق چک مجموعه داده اول توانسته است خطاهای ایجاد شده بر روی ارتوفتوموزاییک را تا 15 سانتی‌متر، 10 سانتی‌متر و 8 سانتی‌متر نسبت به روش‌های تک معیاره زاویه دید، فاصله از مرکز تصویربرداری و فاصله از نادیر کاهش دهد. این مقادیر به ترتیب 7 سانتیمتر، 3 سانتی‌متر و 3 سانتی‌متر در مجموعه داده دوم می‌باشند. با این حال، مدت زمان پردازشی روش پیشنهادی نسبت به سریع‌ترین روش‌ تک‌معیاره (فاصله از مرکز تصویربرداری)، در مجموعه داده اول حدود 28% و در مجموعه داده دوم 15% بیشتر می‌باشد.   Today, the generation of true orthophoto mosaic with high quality and accuracy from UAV images which is a challenging problem has attracted the attention of many researchers. The selection of the best reference image is a crucial aspect that influences the accuracy and quality of this product. In UAV-based photogrammetry projects, there are several options among the overlapping images to construct each pixel of the orthophoto mosaic. Thus, the orthophoto mosaic result can be greatly affected by using various UAV images with various geometric and radiometric properties. This paper presents a new method that uses a Multi-Criteria Decision-Making method to identify the best reference image for each pixel of the orthophoto mosaic by considering multiple criteria. The optimal reference image is determined in two steps: weighing and Multi-Criteria Decision Making. In the weighting stage, the 3D tie points are used to determine the weight of five different criteria including the distance from the projection center, the accuracy of the external orientation parameters, the number of the 3D tie points, the number of the ground control points, and the image quality. Then, the images are ranked using a Multi-Mriteria Decision Making process once the closest images displaying the DSM point are found. The internal evaluation is then carried out to choose the best image by minimizing the reprojection error of the nearby 3D tie points. The final result of this process is an optimized reference image for each DSM point, which is used to fill the corresponding orthophoto mosaic cell. Two UAV-based datasets were used to analyze the proposed method, and the results are compared to those of the popular single-criteria approaches. The results show that, based on the results obtained, in terms of RMSE, the proposed MCDM method, reduces the errors generated on the orthophoto mosaic up to 15 cm, 10 cm and 8 cm compared to the single-criteria that employs the viewing angle, the distance from the projection center and the distance from Nadir. In the second dataset these amounts are 7 cm, 3 cm and 3 cm, respectively. Nevertheless, in the first dataset the processing time of the proposed method is about 28% longer than the fastest single-criteria method of distance from the imaging center and 15% longer in the second dataset.   ارتوفتوموزاییک, تصاویر پهپاد, مدل رقومی سطح, تصمیم‌گیری چندمعیاره, تصویر بهینه Orthophoto mosaic, UAV images, Digital Surface Model, Multi-Criteria Decision Making, Optimal image 1 29 http://jgit.kntu.ac.ir/browse.php?a_code=A-11-1023-1&slc_lang=fa&sid=1 Maryam Sajadian مریم سجادیان m.sajadian@email.kntu.ac.ir 100319475328460010585 100319475328460010585 Yes K. N. Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Masood Varshosaz مسعود ورشوساز varshosazm@kntu.ac.ir 100319475328460010586 100319475328460010586 No K. N. Toosi University of Technology دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی Abolghasem Sadeghi-Niaraki ابوالقاسم صادقی نیارکی a.sadeghi@sejong.ac.kr 100319475328460010587 100319475328460010587 No Sejong University دانشگاه سجونگ Jonathan Li جاناتان لی junli@uwaterloo.ca 100319475328460010588 100319475328460010588 No University of Waterloo دانشگاه واترلو