ارزیابی دقت توجیه مستقیم تصاویر گوشی های هوشمند در روش ویدئوگرامتری

پیشینه و اهداف: ادغام فناوری های تصویربرداری با حسگرهای مکان نگاری نظیر GPS، شتاب سنج، ژیروسکوپ و قطب نما، امکان تعیین دقیق وضعیت و موقعیت دوربین در هنگام تصویربرداری را فراهم کرده است. این قابلیت، به ویژه در سامانه های نقشه برداری سیار و کاربردهای برد کوتاه زمینی، نقش کلیدی در ساده سازی فرآیند ارجاع جغرافیایی مدل های سه بعدی ایفا می کند. در این میان، تلفن های هوشمند به عنوان دوربین هایی مجهز به این حسگرهای مکان نگار، جایگاهی ویژه پیدا کرده اند. در این مطالعه، قابلیت ارجاع جغرافیایی مستقیم مدل سه بعدی حاصل از روش فتوگرامتری ساختار ناشی از حرکت با استفاده از داده های موقعیت و وضعیت دوربین که به صورت همزمان توسط حسگرهای موجود در گوشی هوشمند اندازه گیری شده اند، بررسی شده است.روش ها : داده های پژوهش شامل نقاط برداشت شده با استفاده از توتال استیشن Leica TS۰۹ R۱۰۰۰ در حالت بدون منشور، همراه با داده های جمع آوری شده به­وسیله تلفن هوشمند iPhone ۱۳ Pro است. در روش پیشنهادی، پارامترهای جهت گیری نسبی که در الگوریتم ساختار ناشی از حرکت تخمین زده شده اند، با استفاده از پارامترهای جهت گیری که مستقیما از طریق حسگرهای حرکتی تلفن هوشمند اندازه­گیری شده­اند، اصلاح گردید. عکسبرداری در شرایط ایستا انجام شد، بنابراین زوایای تخمینی و اندازه­گیری شده در هر ایستگاه باید دارای مقداری ثابت و در صورت عدم وجود خطاها با هم برابر باشند. برای جهت دهی مدل نهایی، از میانگین زوایای اندازه گیری شده در هر ایستگاه استفاده شد. سپس، طول اندازه­گیری شده با متر برای تعیین مقیاس مدل و میانگین مختصات به دست آمده در هر ایستگاه جهت انتقال مدل به سیستم مختصات UTM به­کار رفت. همچنین یک مدل با استفاده از موقعیت دقیق ایستگاه های عکسبرداری به روش ارجاع جغرافیایی غیرمستقیم تولید و RMSE نقاط چک مبنای ارزیابی دقت روش پیشنهادی قرار گرفت.یافته ها: دپو مورد مطالعه حدود ۱۵۰ متر طول و ۲۵ متر ارتفاع داشت و جهت آن تقریبا جنوب به شمال بود. در این مطالعه پنج مدل سه بعدی بر اساس داده های جمع آوری شده تولید گردید. مدل اول صرفا با استفاده از تصاویر، داده های موقعیتی، و زوایای ثبت شده توسط حسگرهای تلفن هوشمند ساخته شد و در ادامه به­ترتیب ۱، ۲ و ۳ نشانگر کددار به­عنوان نقطه کنترل به معادلات اضافه شد. مدل پنجم بر پایه همان تصاویر اما با مختصات دقیق دوازده ایستگاه عکسبرداری که با توتال­استیشن اندازه گیری شده بودند تولید گردید. در مدل اول میزان خطا همچنان در حد دقت تعیین موقعیت تک نقطه­ای سیستم iOS (حدود ۲ متر مسطحاتی و ۱۱ متر ارتفاعی) باقی ماند. در مدل با استفاده از یک نقطه کنترل، تطبیق مدل با مختصات کم ­دقت GPS گوشی هوشمند باعث ایجاد خطا در محاسبه ژیزمان و در نتیجه چرخش مدل گردید. اگرچه انتقال مدل به­درستی انجام شد، اما به­دلیل چرخش ناشی از خطای ژیزمان، مدل نسبت به سیستم مرجع زاویه دار شده و تطابق کامل حاصل نشد و خطای حدود ۴۰/۰ متر ایجاد کرد. در ادامه با افزایش تعداد نقاط کنترل به ۲ و ۳ دقت نیز افزایش و به ۰۰۴/۰ متر و برابر با حالت استفاده از مختصات دقیق مراکز دوربین رسید. همچنین در حالت پنجم یعنی استفاده از مختصات دقیق مراکز ایستگاه­ها دقت ۰۰۰۷/۰ متر حاصل شد.نتیجه گیری: همانطور که مشاهده شد، دقت GPS همچنان چالش برانگیزترین بخش این سیستم است. بیشتر تلفن های هوشمند، به جای ارائه داده های خام یا داده های خام با کیفیت GNSS، تنها موقعیت نهایی پردازش شده توسط سیستم عامل را در اختیار کاربر قرار می دهند. با توجه به محدودیت­های سخت­افزاری و محیطی مطالعه پیشنهاد می­شود، توسعه یک سیستم نقشه برداری متحرک دستی از طریق ادغام GPS نقشه­برداری و دوربین تلفن هوشمند در مطالعات بعدی مورد توجه قرار گیرد همچنین با توجه به اینکه در مطالعه عملیات خاکی عوارض با اشکال منظم وجود ندارد اما هنگام استفاده از این روش در مواجه با عوارض با اشکال هندسی منظم مانند ساختمان­ها پیشنهاد می­شود، اصلاح پارامترهای جهت­گیری خارجی نسبی تصاویر با استفاده از محدودیت های ویژگی های موجود در صحنه (ویژگی­های عمودی و افقی بارز) و تلفیق آن در باندل­اجستمنت مورد مطالعه قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

تلفن هوشمند ، ارجاع جغرافیایی مستقیم ، فتوگرامتری برد کوتاه ، ساختار ناشی از حرکت‎ ‎