Mapping field photographs to textured surface meshes directly on mobile devices
The mapping of photographs to surface geometry is an important procedure for many applications within the geosciences. This paper proposes an interactive framework for feature‐based image‐to‐geometry mapping that works directly on mobile devices, under challenging imaging conditions and with limited...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Photogrammetric record 2017-12, Vol.32 (160), p.398-423 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | eng |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Volltext |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| container_end_page | 423 |
|---|---|
| container_issue | 160 |
| container_start_page | 398 |
| container_title | Photogrammetric record |
| container_volume | 32 |
| creator | Kehl, Christian Buckley, Simon J. Viseur, Sophie Gawthorpe, Robert L. Mullins, James R. Howell, John A. |
| description | The mapping of photographs to surface geometry is an important procedure for many applications within the geosciences. This paper proposes an interactive framework for feature‐based image‐to‐geometry mapping that works directly on mobile devices, under challenging imaging conditions and with limited available hardware performance. The framework makes use of openly available digital elevation models (DEMs) together with mobile position‐and‐orientation sensor data. It integrates calculation heuristics for result evaluation and feedback, synthesising available knowledge in current registration literature. The approach is assessed on two image datasets captured on separate occasions. Their interpretations are mapped to one textured lidar surface model and the projection accuracy is qualitatively assessed. The experiments show a significant accuracy improvement in photograph registration results, as well as the faithful mapping of image interpretations on the underlying surface geometry. This semi‐automatic, user‐guided, interactive approach is superior to comparable fully automatic registration methods.
Résumé
Beaucoup d'applications en géosciences requièrent de plaquer des photos sur des surfaces. Cet article présente une méthode de plaquage interactive effectuée sur tablettes, c'est‐à‐dire sous des conditions de performance informatique limitée et d'acquisition d'images difficile. Elle utilise conjointement des Modèles Numériques de Terrain (MNT) et des données d'orientations et positions issues des capteurs de la tablette. Des heuristiques de calcul fondées sur les connaissances actuelles en recalage d'images retournent des paramètres permettant d’évaluer les résultats. Cette approche a été appliquée sur deux jeux d'images d'un même site, prises à deux moments différents. Les interprétations des images sont plaquées directement sur la surface topographique et leur précision est évaluée. Ces tests montrent une amélioration significative du calage des photos et de la précision du positionnement des interprétations sur la surface topographique. Le côté interactif de cette approche semi‐automatisée permet d'obtenir des résultats nettement supérieurs à ceux de méthodes comparables entièrement automatisées.
Zusammenfassung
Die Projektion von Fotos auf Oberflächengeometrie ist für viele Anwendungen der Geowissenschaften von großer Bedeutung. Methoden zur Berechnung dieser 2D – 3D Transformation wurden bereits ausführlich untersucht, unter besonderer Berücksichtigu |
| doi_str_mv | 10.1111/phor.12213 |
| format | Article |
| fullrecord | <record><control><sourceid>proquest_cross</sourceid><recordid>TN_cdi_proquest_journals_1980470922</recordid><sourceformat>XML</sourceformat><sourcesystem>PC</sourcesystem><sourcerecordid>1980470922</sourcerecordid><originalsourceid>FETCH-LOGICAL-c3373-aa1761875197fa050b8105ec46ede01b5c7e5d5e5586931379192eeb87c97ac63</originalsourceid><addsrcrecordid>eNp9kEFLwzAUx4MoOHQXP0HAm9CZ1zRNcpShTphMRMFbSNPXrdItNWnVfXs769l3eZff__94P0IugM1gmOt248MM0hT4EZlAJmWiJWfHZMIYh0Tl6u2UTGOsC8ZykaWS5xOyerRtW-_WtKqxKelQ0fl1sO0m0s7TDr-7PmBJYx8q65BuMW4w0rIO6LpmT_2Obn1RN0hL_KwdxnNyUtkm4vRvn5HXu9uX-SJZru4f5jfLxHEueWItyByUFKBlZZlghQIm0GU5lsigEE6iKAUKoXLNgUsNOkUslHRaWpfzM3I59rbBf_QYO_Pu-7AbThrQimWS6TQdqKuRcsHHGLAybai3NuwNMHNwZg7OzK-zAYYR_hr-2f9DmqfF6nnM_ABPsG6S</addsrcrecordid><sourcetype>Aggregation Database</sourcetype><iscdi>true</iscdi><recordtype>article</recordtype><pqid>1980470922</pqid></control><display><type>article</type><title>Mapping field photographs to textured surface meshes directly on mobile devices</title><source>Access via Wiley Online Library</source><creator>Kehl, Christian ; Buckley, Simon J. ; Viseur, Sophie ; Gawthorpe, Robert L. ; Mullins, James R. ; Howell, John A.</creator><creatorcontrib>Kehl, Christian ; Buckley, Simon J. ; Viseur, Sophie ; Gawthorpe, Robert L. ; Mullins, James R. ; Howell, John A.</creatorcontrib><description>The mapping of photographs to surface geometry is an important procedure for many applications within the geosciences. This paper proposes an interactive framework for feature‐based image‐to‐geometry mapping that works directly on mobile devices, under challenging imaging conditions and with limited available hardware performance. The framework makes use of openly available digital elevation models (DEMs) together with mobile position‐and‐orientation sensor data. It integrates calculation heuristics for result evaluation and feedback, synthesising available knowledge in current registration literature. The approach is assessed on two image datasets captured on separate occasions. Their interpretations are mapped to one textured lidar surface model and the projection accuracy is qualitatively assessed. The experiments show a significant accuracy improvement in photograph registration results, as well as the faithful mapping of image interpretations on the underlying surface geometry. This semi‐automatic, user‐guided, interactive approach is superior to comparable fully automatic registration methods.
Résumé
Beaucoup d'applications en géosciences requièrent de plaquer des photos sur des surfaces. Cet article présente une méthode de plaquage interactive effectuée sur tablettes, c'est‐à‐dire sous des conditions de performance informatique limitée et d'acquisition d'images difficile. Elle utilise conjointement des Modèles Numériques de Terrain (MNT) et des données d'orientations et positions issues des capteurs de la tablette. Des heuristiques de calcul fondées sur les connaissances actuelles en recalage d'images retournent des paramètres permettant d’évaluer les résultats. Cette approche a été appliquée sur deux jeux d'images d'un même site, prises à deux moments différents. Les interprétations des images sont plaquées directement sur la surface topographique et leur précision est évaluée. Ces tests montrent une amélioration significative du calage des photos et de la précision du positionnement des interprétations sur la surface topographique. Le côté interactif de cette approche semi‐automatisée permet d'obtenir des résultats nettement supérieurs à ceux de méthodes comparables entièrement automatisées.
Zusammenfassung
Die Projektion von Fotos auf Oberflächengeometrie ist für viele Anwendungen der Geowissenschaften von großer Bedeutung. Methoden zur Berechnung dieser 2D – 3D Transformation wurden bereits ausführlich untersucht, unter besonderer Berücksichtigung von problematischen Abbildungseinflüssen und ungenauer, initialer Lokalisierung. Dieser Artikel präsentiert ein interaktives Framework zur direkten, punktebasierten Projektion von Bildinformationen auf Oberflächenmodelle in 3D auf mobilen Endgeräten. Problematische Abbildungseinflüsse der realen Naturfotographie sowie die begrenzte Rechenkapazität mobiler Endgeräte sind dabei von zentraler Bedeutung. Das präsentierte Framework benutzt frei‐verfügbare, digitale Geländemodelle (dt.: DGM; eng.: DEMs), Sensordaten zur Positions‐ und Orientierungsbestimmung mobiler Endgeräte und heuristische Berechnungen zur automatischen Evaluierung, Resultatwiedergabe und dem visuellem Feedback. Der hierbei präsentierte Ansatz führt bestehendes Wissen und neue Methoden zur Bild‐zu‐Geometrieregistrierung zusammen. Das entwickelte Framework ist auf zwei zeitlich‐verschiedenen Bilddatensätzen der “Mam Tor”‐Gebirgsformation in Derbyshire (UK) angewandt und evaluiert worden. Die bildbasierten, geologischen Interpretationen werden hierbei auf ein texturiertes Oberflächenmodell (3D) projeziert und deren Projektionsgenauigkeit qualitativ gemessen und beurteilt. Die Experimente zeigen, dass die Anwendung des interaktiven Frameworks zu erkennbaren Verbesserung der Genauigkeit der Oberflächenregistrierung der Bilder sowei deren Interpretationen führt. Der halbautomatische, Anwender‐gesteuerte, interaktive Ansatz ist vergleichbaren, vollautomatischen Bildregistrierungsansätzen, unter statistischen Genauigkeitskriterien, messbar überlegen.
Resumen
La correpondencia de fotografías a la geometría de la superficie es un procedimiento importante en muchas aplicaciones dentro de las geociencias. Este artículo propone un marco de trabajo interactivo para la correspondencia de imagen a geometría basada en características que funciona directamente en dispositivos móviles, en condiciones de imágenes difíciles y con hardware de rendimiento limitado. Se utilizan modelos de elevación digital (DEM) disponibles junto con datos de sensores de posición y orientación móviles. Integra cálculos heurísticos sintetizando los conocimientos disponibles en la literatura de registro actual para la evaluación de resultados y la retroalimentación. El método se evalúa en dos conjuntos de datos de imágenes captados en ocasiones separadas. Sus interpretaciones se asignan a un modelo de superficie texturizada lídar y la precisión de la proyección se evalúa cualitativamente. Los experimentos muestran una mejora significativa de precisión en los resultados de registro de fotografía, así como la fiel correspondencia de la imagen a la geometría de la superficie subyacente. Este enfoque interactivo semi‐automático, guiado por el usuario es superior a otros métodos comparables de correspondencia totalmente automáticos.
摘要
在几何表面模型上映射影像纹理是地球科学中许多应用的重要步骤。本文提出了一种基于特征的影像到几何模型纹理映射的交互式方法, 可以在困难成像条件及有限的硬件性能情况下, 直接应用于移动装置。该方法利用可以公开获得的数字高程模型 (DEM) 以及行动装置中的位置和方位传感器数据, 使用启发式计算整合结果评估与反馈, 综合现有文献中之既有知识。本方法以两组在不同情况获得的影像进行评估, 将影像纹理映射到一个以激光扫描获取的具有纹理的表面模型, 并进行定性评估映射精度。实验该方法对影像的配准精度有显著提高, 能够将影像纹理准确地映射到表面几何模型上去。这种半自动、使用者主导、交互式的方法, 优于类似情况下的全自动配准方法。</description><identifier>ISSN: 0031-868X</identifier><identifier>EISSN: 1477-9730</identifier><identifier>DOI: 10.1111/phor.12213</identifier><language>eng</language><publisher>Nottingham: Wiley Subscription Services, Inc</publisher><subject>Computer graphics ; Digital Elevation Models ; Electronic devices ; feature‐based registration ; Feedback ; Forecasting ; geological interpretations ; Geometry ; Hardware ; Image acquisition ; image‐to‐geometry ; interactive framework ; Lidar ; Mapping ; mobile‐device application ; Model accuracy ; outdoor environments ; Position sensing ; Registration ; Surface geometry</subject><ispartof>Photogrammetric record, 2017-12, Vol.32 (160), p.398-423</ispartof><rights>2017 The Authors. © 2017 The Remote Sensing and Photogrammetry Society and John Wiley & Sons Ltd</rights><rights>The Photogrammetric Record © 2017 The Remote Sensing and Photogrammetry Society and John Wiley & Sons Ltd.</rights><lds50>peer_reviewed</lds50><oa>free_for_read</oa><woscitedreferencessubscribed>false</woscitedreferencessubscribed><citedby>FETCH-LOGICAL-c3373-aa1761875197fa050b8105ec46ede01b5c7e5d5e5586931379192eeb87c97ac63</citedby><cites>FETCH-LOGICAL-c3373-aa1761875197fa050b8105ec46ede01b5c7e5d5e5586931379192eeb87c97ac63</cites></display><links><openurl>$$Topenurl_article</openurl><openurlfulltext>$$Topenurlfull_article</openurlfulltext><thumbnail>$$Tsyndetics_thumb_exl</thumbnail><linktopdf>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1111%2Fphor.12213$$EPDF$$P50$$Gwiley$$Hfree_for_read</linktopdf><linktohtml>$$Uhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111%2Fphor.12213$$EHTML$$P50$$Gwiley$$Hfree_for_read</linktohtml><link.rule.ids>314,780,784,1417,27924,27925,45574,45575</link.rule.ids></links><search><creatorcontrib>Kehl, Christian</creatorcontrib><creatorcontrib>Buckley, Simon J.</creatorcontrib><creatorcontrib>Viseur, Sophie</creatorcontrib><creatorcontrib>Gawthorpe, Robert L.</creatorcontrib><creatorcontrib>Mullins, James R.</creatorcontrib><creatorcontrib>Howell, John A.</creatorcontrib><title>Mapping field photographs to textured surface meshes directly on mobile devices</title><title>Photogrammetric record</title><description>The mapping of photographs to surface geometry is an important procedure for many applications within the geosciences. This paper proposes an interactive framework for feature‐based image‐to‐geometry mapping that works directly on mobile devices, under challenging imaging conditions and with limited available hardware performance. The framework makes use of openly available digital elevation models (DEMs) together with mobile position‐and‐orientation sensor data. It integrates calculation heuristics for result evaluation and feedback, synthesising available knowledge in current registration literature. The approach is assessed on two image datasets captured on separate occasions. Their interpretations are mapped to one textured lidar surface model and the projection accuracy is qualitatively assessed. The experiments show a significant accuracy improvement in photograph registration results, as well as the faithful mapping of image interpretations on the underlying surface geometry. This semi‐automatic, user‐guided, interactive approach is superior to comparable fully automatic registration methods.
Résumé
Beaucoup d'applications en géosciences requièrent de plaquer des photos sur des surfaces. Cet article présente une méthode de plaquage interactive effectuée sur tablettes, c'est‐à‐dire sous des conditions de performance informatique limitée et d'acquisition d'images difficile. Elle utilise conjointement des Modèles Numériques de Terrain (MNT) et des données d'orientations et positions issues des capteurs de la tablette. Des heuristiques de calcul fondées sur les connaissances actuelles en recalage d'images retournent des paramètres permettant d’évaluer les résultats. Cette approche a été appliquée sur deux jeux d'images d'un même site, prises à deux moments différents. Les interprétations des images sont plaquées directement sur la surface topographique et leur précision est évaluée. Ces tests montrent une amélioration significative du calage des photos et de la précision du positionnement des interprétations sur la surface topographique. Le côté interactif de cette approche semi‐automatisée permet d'obtenir des résultats nettement supérieurs à ceux de méthodes comparables entièrement automatisées.
Zusammenfassung
Die Projektion von Fotos auf Oberflächengeometrie ist für viele Anwendungen der Geowissenschaften von großer Bedeutung. Methoden zur Berechnung dieser 2D – 3D Transformation wurden bereits ausführlich untersucht, unter besonderer Berücksichtigung von problematischen Abbildungseinflüssen und ungenauer, initialer Lokalisierung. Dieser Artikel präsentiert ein interaktives Framework zur direkten, punktebasierten Projektion von Bildinformationen auf Oberflächenmodelle in 3D auf mobilen Endgeräten. Problematische Abbildungseinflüsse der realen Naturfotographie sowie die begrenzte Rechenkapazität mobiler Endgeräte sind dabei von zentraler Bedeutung. Das präsentierte Framework benutzt frei‐verfügbare, digitale Geländemodelle (dt.: DGM; eng.: DEMs), Sensordaten zur Positions‐ und Orientierungsbestimmung mobiler Endgeräte und heuristische Berechnungen zur automatischen Evaluierung, Resultatwiedergabe und dem visuellem Feedback. Der hierbei präsentierte Ansatz führt bestehendes Wissen und neue Methoden zur Bild‐zu‐Geometrieregistrierung zusammen. Das entwickelte Framework ist auf zwei zeitlich‐verschiedenen Bilddatensätzen der “Mam Tor”‐Gebirgsformation in Derbyshire (UK) angewandt und evaluiert worden. Die bildbasierten, geologischen Interpretationen werden hierbei auf ein texturiertes Oberflächenmodell (3D) projeziert und deren Projektionsgenauigkeit qualitativ gemessen und beurteilt. Die Experimente zeigen, dass die Anwendung des interaktiven Frameworks zu erkennbaren Verbesserung der Genauigkeit der Oberflächenregistrierung der Bilder sowei deren Interpretationen führt. Der halbautomatische, Anwender‐gesteuerte, interaktive Ansatz ist vergleichbaren, vollautomatischen Bildregistrierungsansätzen, unter statistischen Genauigkeitskriterien, messbar überlegen.
Resumen
La correpondencia de fotografías a la geometría de la superficie es un procedimiento importante en muchas aplicaciones dentro de las geociencias. Este artículo propone un marco de trabajo interactivo para la correspondencia de imagen a geometría basada en características que funciona directamente en dispositivos móviles, en condiciones de imágenes difíciles y con hardware de rendimiento limitado. Se utilizan modelos de elevación digital (DEM) disponibles junto con datos de sensores de posición y orientación móviles. Integra cálculos heurísticos sintetizando los conocimientos disponibles en la literatura de registro actual para la evaluación de resultados y la retroalimentación. El método se evalúa en dos conjuntos de datos de imágenes captados en ocasiones separadas. Sus interpretaciones se asignan a un modelo de superficie texturizada lídar y la precisión de la proyección se evalúa cualitativamente. Los experimentos muestran una mejora significativa de precisión en los resultados de registro de fotografía, así como la fiel correspondencia de la imagen a la geometría de la superficie subyacente. Este enfoque interactivo semi‐automático, guiado por el usuario es superior a otros métodos comparables de correspondencia totalmente automáticos.
摘要
在几何表面模型上映射影像纹理是地球科学中许多应用的重要步骤。本文提出了一种基于特征的影像到几何模型纹理映射的交互式方法, 可以在困难成像条件及有限的硬件性能情况下, 直接应用于移动装置。该方法利用可以公开获得的数字高程模型 (DEM) 以及行动装置中的位置和方位传感器数据, 使用启发式计算整合结果评估与反馈, 综合现有文献中之既有知识。本方法以两组在不同情况获得的影像进行评估, 将影像纹理映射到一个以激光扫描获取的具有纹理的表面模型, 并进行定性评估映射精度。实验该方法对影像的配准精度有显著提高, 能够将影像纹理准确地映射到表面几何模型上去。这种半自动、使用者主导、交互式的方法, 优于类似情况下的全自动配准方法。</description><subject>Computer graphics</subject><subject>Digital Elevation Models</subject><subject>Electronic devices</subject><subject>feature‐based registration</subject><subject>Feedback</subject><subject>Forecasting</subject><subject>geological interpretations</subject><subject>Geometry</subject><subject>Hardware</subject><subject>Image acquisition</subject><subject>image‐to‐geometry</subject><subject>interactive framework</subject><subject>Lidar</subject><subject>Mapping</subject><subject>mobile‐device application</subject><subject>Model accuracy</subject><subject>outdoor environments</subject><subject>Position sensing</subject><subject>Registration</subject><subject>Surface geometry</subject><issn>0031-868X</issn><issn>1477-9730</issn><fulltext>true</fulltext><rsrctype>article</rsrctype><creationdate>2017</creationdate><recordtype>article</recordtype><sourceid>24P</sourceid><sourceid>WIN</sourceid><recordid>eNp9kEFLwzAUx4MoOHQXP0HAm9CZ1zRNcpShTphMRMFbSNPXrdItNWnVfXs769l3eZff__94P0IugM1gmOt248MM0hT4EZlAJmWiJWfHZMIYh0Tl6u2UTGOsC8ZykaWS5xOyerRtW-_WtKqxKelQ0fl1sO0m0s7TDr-7PmBJYx8q65BuMW4w0rIO6LpmT_2Obn1RN0hL_KwdxnNyUtkm4vRvn5HXu9uX-SJZru4f5jfLxHEueWItyByUFKBlZZlghQIm0GU5lsigEE6iKAUKoXLNgUsNOkUslHRaWpfzM3I59rbBf_QYO_Pu-7AbThrQimWS6TQdqKuRcsHHGLAybai3NuwNMHNwZg7OzK-zAYYR_hr-2f9DmqfF6nnM_ABPsG6S</recordid><startdate>201712</startdate><enddate>201712</enddate><creator>Kehl, Christian</creator><creator>Buckley, Simon J.</creator><creator>Viseur, Sophie</creator><creator>Gawthorpe, Robert L.</creator><creator>Mullins, James R.</creator><creator>Howell, John A.</creator><general>Wiley Subscription Services, Inc</general><scope>24P</scope><scope>WIN</scope><scope>AAYXX</scope><scope>CITATION</scope><scope>8FD</scope><scope>FR3</scope><scope>H8D</scope><scope>KR7</scope><scope>L7M</scope></search><sort><creationdate>201712</creationdate><title>Mapping field photographs to textured surface meshes directly on mobile devices</title><author>Kehl, Christian ; Buckley, Simon J. ; Viseur, Sophie ; Gawthorpe, Robert L. ; Mullins, James R. ; Howell, John A.</author></sort><facets><frbrtype>5</frbrtype><frbrgroupid>cdi_FETCH-LOGICAL-c3373-aa1761875197fa050b8105ec46ede01b5c7e5d5e5586931379192eeb87c97ac63</frbrgroupid><rsrctype>articles</rsrctype><prefilter>articles</prefilter><language>eng</language><creationdate>2017</creationdate><topic>Computer graphics</topic><topic>Digital Elevation Models</topic><topic>Electronic devices</topic><topic>feature‐based registration</topic><topic>Feedback</topic><topic>Forecasting</topic><topic>geological interpretations</topic><topic>Geometry</topic><topic>Hardware</topic><topic>Image acquisition</topic><topic>image‐to‐geometry</topic><topic>interactive framework</topic><topic>Lidar</topic><topic>Mapping</topic><topic>mobile‐device application</topic><topic>Model accuracy</topic><topic>outdoor environments</topic><topic>Position sensing</topic><topic>Registration</topic><topic>Surface geometry</topic><toplevel>peer_reviewed</toplevel><toplevel>online_resources</toplevel><creatorcontrib>Kehl, Christian</creatorcontrib><creatorcontrib>Buckley, Simon J.</creatorcontrib><creatorcontrib>Viseur, Sophie</creatorcontrib><creatorcontrib>Gawthorpe, Robert L.</creatorcontrib><creatorcontrib>Mullins, James R.</creatorcontrib><creatorcontrib>Howell, John A.</creatorcontrib><collection>Wiley Online Library (Open Access Collection)</collection><collection>Wiley Online Library (Open Access Collection)</collection><collection>CrossRef</collection><collection>Technology Research Database</collection><collection>Engineering Research Database</collection><collection>Aerospace Database</collection><collection>Civil Engineering Abstracts</collection><collection>Advanced Technologies Database with Aerospace</collection><jtitle>Photogrammetric record</jtitle></facets><delivery><delcategory>Remote Search Resource</delcategory><fulltext>fulltext</fulltext></delivery><addata><au>Kehl, Christian</au><au>Buckley, Simon J.</au><au>Viseur, Sophie</au><au>Gawthorpe, Robert L.</au><au>Mullins, James R.</au><au>Howell, John A.</au><format>journal</format><genre>article</genre><ristype>JOUR</ristype><atitle>Mapping field photographs to textured surface meshes directly on mobile devices</atitle><jtitle>Photogrammetric record</jtitle><date>2017-12</date><risdate>2017</risdate><volume>32</volume><issue>160</issue><spage>398</spage><epage>423</epage><pages>398-423</pages><issn>0031-868X</issn><eissn>1477-9730</eissn><abstract>The mapping of photographs to surface geometry is an important procedure for many applications within the geosciences. This paper proposes an interactive framework for feature‐based image‐to‐geometry mapping that works directly on mobile devices, under challenging imaging conditions and with limited available hardware performance. The framework makes use of openly available digital elevation models (DEMs) together with mobile position‐and‐orientation sensor data. It integrates calculation heuristics for result evaluation and feedback, synthesising available knowledge in current registration literature. The approach is assessed on two image datasets captured on separate occasions. Their interpretations are mapped to one textured lidar surface model and the projection accuracy is qualitatively assessed. The experiments show a significant accuracy improvement in photograph registration results, as well as the faithful mapping of image interpretations on the underlying surface geometry. This semi‐automatic, user‐guided, interactive approach is superior to comparable fully automatic registration methods.
Résumé
Beaucoup d'applications en géosciences requièrent de plaquer des photos sur des surfaces. Cet article présente une méthode de plaquage interactive effectuée sur tablettes, c'est‐à‐dire sous des conditions de performance informatique limitée et d'acquisition d'images difficile. Elle utilise conjointement des Modèles Numériques de Terrain (MNT) et des données d'orientations et positions issues des capteurs de la tablette. Des heuristiques de calcul fondées sur les connaissances actuelles en recalage d'images retournent des paramètres permettant d’évaluer les résultats. Cette approche a été appliquée sur deux jeux d'images d'un même site, prises à deux moments différents. Les interprétations des images sont plaquées directement sur la surface topographique et leur précision est évaluée. Ces tests montrent une amélioration significative du calage des photos et de la précision du positionnement des interprétations sur la surface topographique. Le côté interactif de cette approche semi‐automatisée permet d'obtenir des résultats nettement supérieurs à ceux de méthodes comparables entièrement automatisées.
Zusammenfassung
Die Projektion von Fotos auf Oberflächengeometrie ist für viele Anwendungen der Geowissenschaften von großer Bedeutung. Methoden zur Berechnung dieser 2D – 3D Transformation wurden bereits ausführlich untersucht, unter besonderer Berücksichtigung von problematischen Abbildungseinflüssen und ungenauer, initialer Lokalisierung. Dieser Artikel präsentiert ein interaktives Framework zur direkten, punktebasierten Projektion von Bildinformationen auf Oberflächenmodelle in 3D auf mobilen Endgeräten. Problematische Abbildungseinflüsse der realen Naturfotographie sowie die begrenzte Rechenkapazität mobiler Endgeräte sind dabei von zentraler Bedeutung. Das präsentierte Framework benutzt frei‐verfügbare, digitale Geländemodelle (dt.: DGM; eng.: DEMs), Sensordaten zur Positions‐ und Orientierungsbestimmung mobiler Endgeräte und heuristische Berechnungen zur automatischen Evaluierung, Resultatwiedergabe und dem visuellem Feedback. Der hierbei präsentierte Ansatz führt bestehendes Wissen und neue Methoden zur Bild‐zu‐Geometrieregistrierung zusammen. Das entwickelte Framework ist auf zwei zeitlich‐verschiedenen Bilddatensätzen der “Mam Tor”‐Gebirgsformation in Derbyshire (UK) angewandt und evaluiert worden. Die bildbasierten, geologischen Interpretationen werden hierbei auf ein texturiertes Oberflächenmodell (3D) projeziert und deren Projektionsgenauigkeit qualitativ gemessen und beurteilt. Die Experimente zeigen, dass die Anwendung des interaktiven Frameworks zu erkennbaren Verbesserung der Genauigkeit der Oberflächenregistrierung der Bilder sowei deren Interpretationen führt. Der halbautomatische, Anwender‐gesteuerte, interaktive Ansatz ist vergleichbaren, vollautomatischen Bildregistrierungsansätzen, unter statistischen Genauigkeitskriterien, messbar überlegen.
Resumen
La correpondencia de fotografías a la geometría de la superficie es un procedimiento importante en muchas aplicaciones dentro de las geociencias. Este artículo propone un marco de trabajo interactivo para la correspondencia de imagen a geometría basada en características que funciona directamente en dispositivos móviles, en condiciones de imágenes difíciles y con hardware de rendimiento limitado. Se utilizan modelos de elevación digital (DEM) disponibles junto con datos de sensores de posición y orientación móviles. Integra cálculos heurísticos sintetizando los conocimientos disponibles en la literatura de registro actual para la evaluación de resultados y la retroalimentación. El método se evalúa en dos conjuntos de datos de imágenes captados en ocasiones separadas. Sus interpretaciones se asignan a un modelo de superficie texturizada lídar y la precisión de la proyección se evalúa cualitativamente. Los experimentos muestran una mejora significativa de precisión en los resultados de registro de fotografía, así como la fiel correspondencia de la imagen a la geometría de la superficie subyacente. Este enfoque interactivo semi‐automático, guiado por el usuario es superior a otros métodos comparables de correspondencia totalmente automáticos.
摘要
在几何表面模型上映射影像纹理是地球科学中许多应用的重要步骤。本文提出了一种基于特征的影像到几何模型纹理映射的交互式方法, 可以在困难成像条件及有限的硬件性能情况下, 直接应用于移动装置。该方法利用可以公开获得的数字高程模型 (DEM) 以及行动装置中的位置和方位传感器数据, 使用启发式计算整合结果评估与反馈, 综合现有文献中之既有知识。本方法以两组在不同情况获得的影像进行评估, 将影像纹理映射到一个以激光扫描获取的具有纹理的表面模型, 并进行定性评估映射精度。实验该方法对影像的配准精度有显著提高, 能够将影像纹理准确地映射到表面几何模型上去。这种半自动、使用者主导、交互式的方法, 优于类似情况下的全自动配准方法。</abstract><cop>Nottingham</cop><pub>Wiley Subscription Services, Inc</pub><doi>10.1111/phor.12213</doi><tpages>26</tpages><oa>free_for_read</oa></addata></record> |
| fulltext | fulltext |
| identifier | ISSN: 0031-868X |
| ispartof | Photogrammetric record, 2017-12, Vol.32 (160), p.398-423 |
| issn | 0031-868X 1477-9730 |
| language | eng |
| recordid | cdi_proquest_journals_1980470922 |
| source | Access via Wiley Online Library |
| subjects | Computer graphics Digital Elevation Models Electronic devices feature‐based registration Feedback Forecasting geological interpretations Geometry Hardware Image acquisition image‐to‐geometry interactive framework Lidar Mapping mobile‐device application Model accuracy outdoor environments Position sensing Registration Surface geometry |
| title | Mapping field photographs to textured surface meshes directly on mobile devices |
| url | https://sfx.bib-bvb.de/sfx_tum?ctx_ver=Z39.88-2004&ctx_enc=info:ofi/enc:UTF-8&ctx_tim=2024-12-28T14%3A45%3A51IST&url_ver=Z39.88-2004&url_ctx_fmt=infofi/fmt:kev:mtx:ctx&rfr_id=info:sid/primo.exlibrisgroup.com:primo3-Article-proquest_cross&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal&rft.genre=article&rft.atitle=Mapping%20field%20photographs%20to%20textured%20surface%20meshes%20directly%20on%20mobile%20devices&rft.jtitle=Photogrammetric%20record&rft.au=Kehl,%20Christian&rft.date=2017-12&rft.volume=32&rft.issue=160&rft.spage=398&rft.epage=423&rft.pages=398-423&rft.issn=0031-868X&rft.eissn=1477-9730&rft_id=info:doi/10.1111/phor.12213&rft_dat=%3Cproquest_cross%3E1980470922%3C/proquest_cross%3E%3Curl%3E%3C/url%3E&disable_directlink=true&sfx.directlink=off&sfx.report_link=0&rft_id=info:oai/&rft_pqid=1980470922&rft_id=info:pmid/&rfr_iscdi=true |