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Implementation of an IMU aided image stacking algorithm in a digital camera for Unmanned Aerial Vehicles / Ahmad Audi in Sensors, Vol 17 n°7 (july 2017)
[article]
Titre : Implementation of an IMU aided image stacking algorithm in a digital camera for Unmanned Aerial Vehicles Type de document : Article/Communication Auteurs : Ahmad Audi , Auteur ; Marc Pierrot-Deseilligny , Auteur ; Christophe Meynard , Auteur ; Christian Thom , Auteur Année de publication : 2017 Projets : 1-Pas de projet / Article en page(s) : n° 1646 Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] caméra numérique
[Termes IGN] centrale inertielle
[Termes IGN] drone
[Termes IGN] image captée par drone
[Termes IGN] puceRésumé : (auteur) Images acquired with a long exposure time using a camera embedded on UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) exhibit motion blur due to the erratic movements of the UAV. The aim of the present work is to be able to acquire several images with a short exposure time and use an image processing algorithm to produce a stacked image with an equivalent long exposure time. Our method is based on the feature point image registration technique. The algorithm is implemented on the light-weight IGN (Institut national de l'information géographique) camera, which has an IMU (Inertial Measurement Unit) sensor and an SoC (System on Chip)/FPGA (Field-Programmable Gate Array). To obtain the correct parameters for the resampling of the images, the proposed method accurately estimates the geometrical transformation between the first and the N-th images. Feature points are detected in the first image using the FAST (Features from Accelerated Segment Test) detector, then homologous points on other images are obtained by template matching using an initial position benefiting greatly from the presence of the IMU sensor. The SoC/FPGA in the camera is used to speed up some parts of the algorithm in order to achieve real-time performance as our ultimate objective is to exclusively write the resulting image to save bandwidth on the storage device. The paper includes a detailed description of the implemented algorithm, resource usage summary, resulting processing time, resulting images and block diagrams of the described architecture. The resulting stacked image obtained for real surveys does not seem visually impaired. An interesting by-product of this algorithm is the 3D rotation estimated by a photogrammetric method between poses, which can be used to recalibrate in real time the gyrometers of the IMU. Timing results demonstrate that the image resampling part of this algorithm is the most demanding processing task and should also be accelerated in the FPGA in future work. Numéro de notice : A2017-892 Affiliation des auteurs : LASTIG LOEMI (2012-2019) Thématique : IMAGERIE Nature : Article nature-HAL : ArtAvecCL-RevueNat DOI : 10.3390/s17071646 Date de publication en ligne : 18/07/2017 En ligne : https://doi.org/10.3390/s17071646 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91885
in Sensors > Vol 17 n°7 (july 2017) . - n° 1646[article]Implantation dans le matériel de fonctionnalités temps-réel dans une caméra intelligente ultralégère spécialisée pour la prise de vue aérienne / Ahmad Audi (2017)
Titre : Implantation dans le matériel de fonctionnalités temps-réel dans une caméra intelligente ultralégère spécialisée pour la prise de vue aérienne Type de document : Thèse/HDR Auteurs : Ahmad Audi , Auteur ; Marc Pierrot-Deseilligny , Directeur de thèse ; Christian Thom , Directeur de thèse Editeur : Saint-Mandé : Institut national de l'information géographique et forestière - IGN (2012-) Année de publication : 2017 Note générale : bibliographie
thèse de doctorat UPE, École doctorale Mathématiques, Sciences et Technologies de l'Information et de la Communication, Spécialité : ́Electronique, Optronique et SystèmeLangues : Français (fre) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Traitement d'image optique
[Termes IGN] caméra numérique
[Termes IGN] circuit intégré
[Termes IGN] flou
[Termes IGN] fonctionnalité
[Termes IGN] image captée par drone
[Termes IGN] orientation relative
[Termes IGN] photogrammétrie numérique
[Termes IGN] point d'intérêt
[Termes IGN] rééchantillonnage
[Termes IGN] temps réelIndex. décimale : THESE Thèses et HDR Résumé : (auteur) Au cours des dernières années, les drones civils sont devenus un outil intéressant dans la photographie aérienne et dans les travaux de photogrammétrie. Cela a poussé le LOEMI (Laboratoire d’Opto-Electronique, Métrologie et Instrumentation) de l’IGN (Institut National de l’Information Géographique et Forestière) à mettre au point une nouvelle caméra aérienne mieux adaptée pour l’exploitation photogrammétrique et métrologique des images que les caméras grand public. Cette caméra est composée essentiellement d’un capteur CMOS “global-shutter”, d’une centrale inertielle IMU, et d’un système sur puce (FPGA + 2 CPUs) pour la gestion de l’acquisition des images. Ce SoC/FPGA ouvre la porte à l’implémentation temps-réel des algorithmes de traitement d’image. Parmi les travaux futurs de l’IGN, on peut distinguer certaines applications qui nécessitent l’acquisition des images aériennes avec un temps d’exposition long, comme par exemple les prises de vue aériennes en bande spectrale étroite et les prises de vue aériennes de nuit. Ce type de prises de vue manifeste un flou de bougé dans les images dû aux mouvements erratiques du drone. Cette thèse consiste en l’implémentation dans la caméra légère de l’IGN d’un algorithme qui permet de remédier à ce problème de flou de bougé. La première partie de ce travail a été consacrée au développement de la méthode qui consiste à acquérir plusieurs images avec un temps de pose court, puis utiliser un algorithme de traitement d’image afin de générer une image empilée finale avec l’équivalent d’un temps de pose long. Les paramètres des orientations correctes pour le ré-échantillonnage des images sont obtenus par l’estimation de la transformation géométrique entre la première image et la nième image à partir des points d’intérêts détectés par FAST dans la première image et les points homologues obtenus par corrélation dans les autres images accélérées par les capteurs inertiels intégrés à la caméra. Afin d’augmenter la vitesse de traitement de calcul de notre algorithme, certaines phases sont accélérées en les implémentant dans le matériel (SoC/FPGA). Les résultats obtenus sur des jeux de tests acquis avec un drone type Copter 1B UAV et la caméra ultra-légère de l'IGN montrent que l'image finale empilée ne présente pas un flou de bougé. Les résultats de temps des différentes phases de l'algorithme montrent aussi que l'exécution de notre algorithme a un temps quasi-nulle. Un des sous-produits intéressants de ces travaux est la ré-étalonnage des capteurs IMU. Note de contenu : 1 Introduction
2 Contexte et objectifs
3 Etat de l’art
4 Plateforme matérielle
5 Description de l’algorithme de stacking
6 Implémentation en co-design de l’algorithme dans la caméra
7 Résultats
8 ConclusionNuméro de notice : 17188 Affiliation des auteurs : LASTIG LOEMI (2012-2019) Thématique : IMAGERIE/INFORMATIQUE Nature : Thèse française Note de thèse : thèse : Electronique, Optronique et Système : UPE : 2017 Organisme de stage : LOEMI (IGN) nature-HAL : Thèse DOI : sans En ligne : https://hal.science/tel-01670060 Format de la ressource électronique : URL Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=99204 Implementation of a real-time stacking algorithm in a photogrammetric digital camera for UAVs / Ahmad Audi (2017)
Titre : Implementation of a real-time stacking algorithm in a photogrammetric digital camera for UAVs Type de document : Article/Communication Auteurs : Ahmad Audi , Auteur ; Marc Pierrot-Deseilligny , Auteur ; Christophe Meynard , Auteur ; Christian Thom , Auteur Editeur : International Society for Photogrammetry and Remote Sensing ISPRS Année de publication : 2017 Collection : International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, ISSN 1682-1750 num. 42-2/W6 Conférence : ISPRS 2017, International Conference on Unmanned Aerial Vehicles in Geomatics 04/09/2017 07/09/2017 Bonn Allemagne ISPRS OA Archives Importance : pp 13 - 19 Format : 21 x 30 cm Note générale : bibliographie Langues : Anglais (eng) Descripteur : [Vedettes matières IGN] Acquisition d'image(s) et de donnée(s)
[Termes IGN] chambre métrique
[Termes IGN] drone
[Termes IGN] flou
[Termes IGN] GPS-INS
[Termes IGN] implémentation (informatique)
[Termes IGN] points homologues
[Termes IGN] rééchantillonnage
[Termes IGN] rotation d'objetRésumé : (auteur) In the recent years, unmanned aerial vehicles (UAVs) have become an interesting tool in aerial photography and photogrammetry activities. In this context, some applications (like cloudy sky surveys, narrow-spectral imagery and night-vision imagery) need a longexposure time where one of the main problems is the motion blur caused by the erratic camera movements during image acquisition. This paper describes an automatic real-time stacking algorithm which produces a high photogrammetric quality final composite image with an equivalent long-exposure time using several images acquired with short-exposure times. Our method is inspired by feature-based image registration technique. The algorithm is implemented on the light-weight IGN camera, which has an IMU sensor and a SoC/FPGA. To obtain the correct parameters for the resampling of images, the presented method accurately estimates the geometrical relation between the first and the Nth image, taking into account the internal parameters and the distortion of the camera. Features are detected in the first image by the FAST detector, than homologous points on other images are obtained by template matching aided by the IMU sensors. The SoC/FPGA in the camera is used to speed up time-consuming parts of the algorithm such as features detection and images resampling in order to achieve a real-time performance as we want to write only the resulting final image to save bandwidth on the storage device. The paper includes a detailed description of the implemented algorithm, resource usage summary, resulting processing time, resulting images, as well as block diagrams of the described architecture. The resulting stacked image obtained on real surveys doesn’t seem visually impaired. Timing results demonstrate that our algorithm can be used in real-time since its processing time is less than the writing time of an image in the storage device. An interesting by-product of this algorithm is the 3D rotation estimated by a photogrammetric method between poses, which can be used to recalibrate in real-time the gyrometers of the IMU. Numéro de notice : C2017-037 Affiliation des auteurs : LASTIG LOEMI (2012-2019) Thématique : IMAGERIE Nature : Communication nature-HAL : ComAvecCL&ActesPubliésIntl DOI : 10.5194/isprs-archives-XLII-2-W6-13-2017 Date de publication en ligne : 23/08/2017 En ligne : https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W6-13-2017 Format de la ressource électronique : URL article Permalink : https://documentation.ensg.eu/index.php?lvl=notice_display&id=91886