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Echtzeit-Georegistrierung von Videodaten mit Hilfe von Navigations-sensoren geringer Qualität und digitalen 3D-Landschaftsmodellen / Hannes Eugster (2012)

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Titre :	Echtzeit-Georegistrierung von Videodaten mit Hilfe von Navigations-sensoren geringer Qualität und digitalen 3D-Landschaftsmodellen
Type de document :	Monographie
Auteurs :	Hannes Eugster, Auteur
Editeur :	Zurich : Schweizerischen Geodatischen Kommission / Commission Géodésique Suisse
Année de publication :	2012
Collection :	Geodätisch-Geophysikalische Arbeiten in der Schweiz, ISSN 0257-1722 num. 85
Importance :	167 p.
Format :	21 x 30 cm
ISBN/ISSN/EAN :	978-3-908440-29-1
Note générale :	Bibliographie
Langues :	Allemand (ger)
Descripteur :	[Vedettes matières IGN] Applications de géodésie spatiale [Termes IGN] acquisition d'images [Termes IGN] géoréférencement [Termes IGN] modèle numérique de paysage [Termes IGN] positionnement inertiel [Termes IGN] positionnement par GNSS [Termes IGN] système de référence géodésique [Termes IGN] temps réel
Résumé :	(Auteur) Today, low-cost and light-weight navigation sensors allow continuous positioning and attitude determination of mobile platforms, which can be used for geodata acquisition. The georeferencing accuracy which can be achieved depends directly on the quality of navigation sensors used. For many application scenarios, like eco-localisation problems realised with MEMS-INS in combination with GNSS navigation-grade receivers, or location-based services based on smartphones, the achievable registration accuracy with respect to existing geodatabase content is insufficient. This work develops and investigates concepts and approaches which allow real-time georegistration of mobile-captured video streams and single images based on coarse initial position and attitude information in combination with existing digital 3d city models. For the realisation and validation of the developed concepts and algorithms, video streams which have been captured with mini and micro unmanned aircraft are used. These platforms are particularly flexible and cost-effective for real-time geodata acquisition. Because of the limited payload capacity and costs of mini and micro unmanned aircraft, only low cost and quality navigation sensors are employed for flight data determination. However, these sensors also achieve a direct georeferencing accuracy which is insufficient for many mapping applications. The proposed concept consists of a two-step georeferencing approach. The first step uses the direct georeferencing approach which is based on the available flight data from the flight controller being used for coarse registration. In applications where the achievable georegistration accuracy from the first step is insufficient, the following integrated georeferencing approach allows for accuracy improvement and precise image-registration. To this end, first a fully automatic image-to-model matching approach is used. This matching approach applies extracted edges from a single image to an existing digital 3d city model with the aid of the known coarse initial georeferencing solution. Based on the assigned 3d city model edges in each key frame of the image sequence, a resection based or a continuous bundle adjustment approach, allows the independent estimation of exterior orientations. The independently determined exterior orientation updates are subsequently used in a complementary Kalman filter which estimates the current error state of the direct georeferencing solution. Awareness of the current error state allows continuous correction and improvement of the georegistration. Especially the developed image-to-model matching algorithm enables the precise registration of images with respect to existing 3d city models based on coarse initial position and attitude information. Further, the proposed integrated georeferencing approach can be considered as an INS/GNSS/Vision data fusion approach, which supports on the one hand, a navigation solution with the aid of the additionally available imagery data. On the other hand, the proposed solution allows registration and navigation data estimation with respect to an existing geodetic reference system. A video-georeferencing-prototype software was developed for validation of the proposed georegistration approach and testing of algorithms. At the same time, the first georeferencing step was implemented in the available UAVision software framework. With UAVision, real-time video georegistration can be demonstrated. Different video sequences, acquired with micro and mini unmanned aircraft and processed with the video-georeferencing-prototype software, show the serviceability of the proposed georegistration approach. Investigations show a georegistration accuracy improvement of a factor of three with the integrated georeferencing solution compared to the direct georeferencing solution. Depending on flight stability and flight platform, the quality of the integrated navigation sensors as well as the available flight state update frequency, a georegistration accuracy of 0.5m for mini and 1m for micro platforms are achievable with the proposed two-stage georegistration approach.
Note de contenu :	1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Ziele und Abgrenzung 1.3 Überblick über die Arbeit 2 Konzepte und Grundlagen 2.1 Konzepte zur Video-Georeferenzierung 2.1.1 Direkte und integrierte Georeferenzierung in der Photogrammetrie 2.1.2 Video Registration 11 2.1.3 Objektrekonstruktion aus Bildsequenzen 2.1.4 Simultaneous Localisation and Mapping 2.1.5 Zusammenstellung und Beurteilung 2.2 Grundlagen zur Bild-zu-3D-Stadtmodell-Zuordnung 2.2.1 Zuordnungsverfahren 2.2.2 Bild-zu-Modell-Zuordnung und Kanten-Matching 2.3 Grundlagen zur photogrammetrischen Einzel- und Mehrbildorientierung 2.3.1 Indirekte Georeferenzierung 2.3.2 Direkte Georeferenzierung 2.3.3 Integrierte Georeferenzierung 2.3.4 Gegenüberstellung der Bildorientierungsansätze 2.4 Grundlagen zur Kalman-Filter-basierten Sensordatenfusion 2.5 Basistechnologien 2.5.1 Virtuelle Globen 2.5.2 Unbemannte Flugsysteme 2.5.3 INS/GNSS-basierte Navigationssysteme 2.5.4 Videotechnik und -übertragung . 3 Mobile Video-Georegistrierung 3.1 Architektur und Integrationskonzept 3.1.1 Ausgangslage und Voraussetzungen 3.1.2 Datenverarbeitungskette und Architektur 3.1.3 Zweistufige Video-Georegistrierung 3.2 Direkte Video-Georeferenzierung - Registrierungsstufe I 3.2.1 Umsetzung direkte Video-Georeferenzierung 3.2.2 Navigationsdaten geringer Qualität 3.3 Integrierte Video-Georeferenzierung - Registrierungsstufe II 3.3.1 Architektur des integrierten Lösungsansatzes 3.3.2 Bild-zu-Modell-Zuordnung. 3.3.3 Bildorientierung und Online-Triangulation 3.3.4 Kontinuierliche Fehlerzustandsschätzung 4 Prototypanwendung und Umsetzung 4.1 Umsetzungskonzept und Programmsysteme 4.2 UAVision - Drohnenbasierte direkte Video-Georeferenzierung und -Integration 4.2.1 Entwicklungsumgebung 4.2.2 Video-Datenverarbeitung und -Integration 4.2.3 Funktionalität und Anwendungen 4.3 VGR-Prototyp - Drohnenbasierte integrierte Video-Georeferenzierung 4.3.1 Entwicklungsumgebung 4.3.2 Umsetzung Video-Georegistrierung 4.3.3 Steuerparameter und Prozessierungseinstellungen 5 Testflüge und Ergebnisse 5.1 Aufnahmeplattformen und Testgebiete 5.1.1 Mikro- und Minidrohnensysteme 5.1.2 Testgebiete und 3D-Stadtmodelle 5.2 Testsequenzen und Untersuchungen 5.2.1 Systemkalibrierung 5.2.2 Testsequenzen und Resultate 5.2.3 Untersuchungen 5.3 Beurteilung und Erfahrungen 5.3.1 Unzulänglichkeiten und Schwächen 5.3.2 Echtzeitfähigkeit 6 Fazit und Ausblick 6.1 Zusammenfassung 6.2 Empfehlungen 6.3 Anwendungsmöglichkeiten 6.4 Ausblick Literatur
Numéro de notice :	15547
Affiliation des auteurs :	non IGN
Thématique :	POSITIONNEMENT
Nature :	Monographie
En ligne :	http://www.sgc.ethz.ch/sgc-volumes/sgk-85.pdf
Format de la ressource électronique :	URL
Permalink :	https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=62759

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Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
15547-01	30.8	Livre	Centre de documentation	Géodésie	Disponible

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