View Planning and Refractive Modeling for Structure and Motion

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Avhandlingen berör det så kallade "struktur och rörelse"-problemet som är centralt inom datorseendefältet. Målet är att givet tvådimensionella bilder av ett föremål, kunna återskapa dess tredimensionella form och koordinater i rummet, dvs strukturen, samtidigt med kamerans position relativt objektet i varje bild, dvs rörelsen. Inom robotiken kallas tekniken för "simultaneous localization and mapping", eller samtidig lokalisering och kartering. För att kunna navigera behöver roboten mäta sina rörelser relativt omgivningen, samtidigt som en karta av denna byggs upp. Första delen av avhandlingen behandlar så kallade planeringsproblem, där det undersöks hur aktiv styrning av en robot med kameror eller andra sensorer kan bidra till att ge en mer exakt rekonstruktion av omgivningens struktur. Konceptet anpassas sedan till tredimensionell rekonstruktion utifrån oordnade bildsamlingar, där man alltså inte har någon kontroll över hur fotografen har rört sig eller tagit sina bilder. Genom att istället välja ordningen som bilderna används och ta särskild hänsyn till de fel som uppstår under processen kan dessa minimeras och väsentligt högre prestanda uppnås. I avhandlingens andra del studeras hur oönskade refraktionseffekter påverkar avbildningen av föremål som fotograferas genom ett optiskt brytande medium, och hur dessa kan kompenseras. Särskilt behandlas rekonstruktion av kamerans position relativt ett känt föremål då detta observeras genom ett brytande plan. Snabba och stabila lösare baserade på metoder från algebraisk geometri utvecklas och utvärderas för detta ändamål. Avslutningsvis beskrivs en praktisk kalibreringsmetod för ett flerkamerasystem, där somliga är monterade under vatten och andra ovanför. En snabb algoritm för att beräkna brytningseffekter tillåter effektiv optimering av kameraparametrarna, och resultatet tillåter bland annat generering av syntetiska panoramabilder i realtid.