| Περίληψη |
Ο στόχος της εργασίας αυτής είναι η υψηλής ποιότητας 3Δ ανακατασκευή μιας σκηνής σε πραγματικό χρόνο βάση εικόνων που προσλαμβάνονται από ένα σύστημα πολλαπλών καμερών. Για να εξασφαλίσουμε την υψηλή ποιότητα της 3Δ ανακατασκευής, προτείνουμε έναν νέο αλγόριθμο που βελτιστοποιεί χωρίς επίβλεψη τις παραμέτρους εκτέλεσης της διαδικασίας εκτίμησης υποβάθρου λαμβάνοντας υπόψη πληροφορία για την δομή του δικτύου καμερών. Επίσης, για να επιτύχουμε την επιθυμητή υπολογιστική επίδοση προτείνουμε και υλοποιούμε μια πλήρη διαδικασία ανακατασκευής που εκτελείται σε επιταχυντές γραφικών (GPUs). Η διαδικασία ανακατασκευής δέχεται ως είσοδο έγχρωμες εικόνες και παράγει ως έξοδο λίστες τριγώνων με πληροφορία υφής. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με παρεμφερείς προσεγγίσεις στις οποίες η είσοδος αποτελείται από δυαδικές εικόνες του προσκηνίου που τυπικά παράγονται στην κεντρική μονάδα επεξεργασίας του συστήματος, ενώ η έξοδος είναι κάποια ογκομετρική αναπαράσταση του οπτικού περιβλήματος της σκηνής.
Μεταξύ των συνεισφορών της παρούσας εργασίας συγκαταλέγονται: (α) ένας νέος αλγόριθμος για την άνευ επίβλεψης εκμάθηση των βέλτιστων παραμέτρων εκτέλεσης της διαδικασίας ανίχνευσης του προσκήνιου σε δίκτυα πολλαπλών καμερών, (β) η υλοποίηση σε επιταχυντές γραφικών μιας πλήρους διαδικασίας 3Δ ανακατασκευής που περιλαμβάνει νέες παραλληλοποιήσεις δημοφιλών αλγορίθμων για εκτίμηση του προσκηνίου και της 3Δ ανακατασκευής του, μαζί με παράλληλες υλοποιήσεις κοινών αλγορίθμων γραφικής και (γ) ο σχεδιασμός και η υλοποίηση μιας επεκτάσιμης αρχιτεκτονικής δικτύου πολλών καμερών για 3Δ ανακατασκευή πραγματικού χρόνου καθώς και η χρήση της σε εφαρμογές υπολογιστικής όρασης υπό πραγματικές συνθήκες.
Αποτελέσματα εκτεταμένων πειραμάτων επαληθεύουν την αποδοτικότητα της προτεινόμενης μεθόδου εκμάθησης παραμέτρων χωρίς επίβλεψη. Επιπλέον, η ανάλυση της απόδοσης του προτεινόμενου συστήματος δείχνει ότι μια ακριβής, υψηλής ποιότητας ανακατασκευή σκηνής που περιλαμβάνει πληροφορία υφής μπορεί να επιτευχθεί σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας οχτώ κάμερες και έναν επιταχυντή γραφικών. Συγκρίσεις που έγιναν με τα πιο σύγχρονα σχετικά συστήματα ανακατασκευής δείχνουν ότι το προτεινόμενο σύστημα παρουσιάζει καλύτερες επιδόσεις στις περισσότερες των περιπτώσεων. Τέλος, η χρήση του συστήματος ανακατασκευής που περιγράφεται στην παρούσα εργασία σε εφαρμογές υπολογιστικής όρασης κάτω από πραγματικές συνθήκες (Αρχαιολογικό Μουσείο Θεσσαλονίκης, μόνιμη έκθεση "Μακεδονία: από τις ψηφίδες στα pixels"), μας παρέχει ισχυρές ενδείξεις σχετικά με την αποδοτικότητα, την αξιοπιστία και την υπολογιστική του απόδοση.
|
GPU-Powered Multi-Camera 3D Reconstruction Based on Optimized Foreground Detection
