جابجايي‌سنجي نسبي خودكار به روش فتوگرامتري برد كوتاه بدون تارگت‌گذاري

Target Free Distortion Measurement Using Close Range Photogrammetry

جابجایی‌سنجی موضوعی شناخته شده در نقشه‌برداری ژئودتیك می‌باشد كه در آن تغییر مختصات تعدادی نقاط مشخص نسبت به یك چارچوب مرجع پایدار در دو یا چند وهله مشاهداتی اندازه‌گیری می‌شود. بسته به كاربرد و ابعاد شئ مورد بررسی، نحوه تعریف چهارچوب مرجع می‌تواند بصورت نسبی یا مطلق بوده و تجهیزات، نوع و نرخ مشاهدات در آن متفاوت باشد. برای مثال در بررسی تغییرشكل مناطق وسیع، مشاهدات GPS، در سازه‌های بزرگ ابرنقاط چند ایستگاهی لیزراسكنر و در تعیین تغییرشكل نسبی اشیاء كوچك تصاویر رقومی حاصل از روش فتوگرامتری بردكوتاه چندایستگاهی همگرا قابل استفاده است. در خصوص مورد اخیر، بواسطه محدودیتهای الگوریتمی و بواسطه اطمینان از دقت كار، تاكنون تصویربرداری از شئ تارگت‌گذاری شده با دوربین‌های متریك و گران قیمت صورت می‌گرفته است و تغییرشكل صرفا برای تعداد محدودی تارگت بدست می‌آمده است. در این مقاله بدون نیاز به تارگت‌گذاری، بوسیله یك دوربین ارزان قیمت غیرمتریك كه پیش كالیبره شده است، ابتدا تصاویر همگرا از سطح شئ اخذ شده و سپس تعداد زیادی عوارض تصویری متراكم بروش SIFT بصورت خودكار از تصاویر استخراج و تناظریابی شده و مختصات سه بعدی آنها با دقت مناسب – در حد 1:1000 ابعاد شئ- استخراج می‌شود. در ادامه دو گروه مختصات سه‌بعدی نقاط مربوط به دو وهله مشاهداتی بر اساس ویژگیهای تصویری SIFT بصورت خودكار با هم تناظریابی شده و نقاط پایدار و ناپایدار از هم تفكیك می‌شوند. با اعمال انتقال متشابه سه بعدی بین نقاط پایدار، تغییر شكل نسبی نقاط ناپایدار برآورد می‌شود. آزمونهای صورت گرفته روی یك تیر بارگذاری شده نشان می‌دهد كه روی یك شئ با بافت تصویری مناسب، بدون محدودیت‌های تارگت‌گذاری و با سرعت بالای اندازه‌گیری در حد چند دقیقه، می‌توان بصورت تقریبا خودكار تعداد انبوهی از نقاط متراكم در سطح شی را با دقت و اعتمادپذیری بالا در حد 1:1000 ابعاد شئ اندازه‌گیری كرد و تغییرشكل سطح شئ چند متری را در حد چند میلیمتر برآورد نمود.

In this paper, an automatic close range photogrammetric method for deformation extraction from the object surface has presented. In opposite of the conventional close range photogrammetric approaches, here, utilizing targets is not mandatory. Indeed new feature extraction and matching algorithms can match corresponding image features with high precision in whole object surface. Therefore, the large number of matched points can remove the limitation of accuracy and network reliability in the case of using target for deformation extraction. After feature matching it could be used some linear computer vision and non-linear photogrammetry equations to solve the relative orientation and reach to model coordinate of check points. Then we use an initiative approach to match three-dimensional points of two epochs in the model space to determine the stable and unstable points and analyses the deformation of object. In this paper, after describing the automatic deformation extraction theory, the absolute deflection behavior of a foam beam under a pressure has been measured. To assess the accuracy of the proposed method, a comparison was made between this approach and the Australis software and the accuracy about 1.5 mm was achieved. According to several tests performed using this technique, the accuracy of a few millimeters in some meters distance from an small size object is reachable.