Modelagem fotogramétrica rigorosa para a geração de imagens panorâmicas - Pacheco, José Marcelo [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023)
As imagens panorâmicas são cada vez mais utilizadas em diversas áreas, como cadastro urbano, realidade virtual, exploração planetária e robótica. Para gerar essas imagens, existem diferentes sistemas de aquisição, sendo os sistemas com múltiplas câmaras capazes de fornecer imagens com maior resolução e qualidade em relação a outros sistemas omnidirecionais. Para gerar imagens panorâmicas, é possível utilizar a técnica de stitching ou modelos matemáticos mais complexos, como as equações de colinearidade. Enquanto a técnica de stitching é adequada para aplicações não métricas, em que a aparência da imagem é mais importante que a precisão geométrica, modelos matemáticos mais complexos e rigorosos proporcionam maior precisão. Neste trabalho, foi utilizada a modelagem rigorosa com a calibração por feixes de raios usando as equações de colinearidade. Um dos principais desafios ao utilizar esse modelo em sistemas com múltiplas câmaras é o deslocamento dos centros de projeção das imagens que compõem o panorama, o que pode afetar a precisão das medições nas imagens resultantes. Uma técnica comum para minimizar o erro de deslocamento dos centros de projeção é adotar um valor de raio para as superfícies de projeção do panorama (esfera ou cilindro), o mais próximo possível da distância para o objeto sendo capturado. A escolha do raio da esfera ou cilindro tem um impacto crucial na precisão das medições realizadas a partir dos panoramas gerados. Por esse motivo, este trabalho teve como objetivo aplicar o modelo rigoroso para a geração dos panoramas, a fim de garantir uma maior precisão das medições e desenvolver uma técnica que preserva os parâmetros de formação da imagem e do panorama, permitindo a aplicação de intersecções entre panoramas independentemente do raio escolhido para a geração dos panoramas. Os resultados do trabalho demonstraram a eficácia da técnica de modelagem fotogramétrica rigorosa na geração de imagens panorâmicas variando o raio.

Panoramic images are increasingly used in various fields, such as urban mapping, virtual reality, planetary exploration, and robotics. Different acquisition systems exist to generate these images, with multi-camera systems capable of providing higher resolution and quality compared to other omnidirectional systems. Techniques for generating panoramic images include stitching and more complex mathematical models, such as collinearity equations. While stitching is suitable for nonmetric applications where image appearance is more important than geometric accuracy, more complex and rigorous mathematical models offer greater precision. In this work, rigorous modeling with self-calibration bundle adjustment using collinearity equations was employed. One of the main challenges when using this model in multi-camera systems is the displacement of the projection centers of the images composing the panorama, which can affect the accuracy of measurements in the resulting images. A common technique to minimize the error in the displacement of projection centers is to adopt a radius value for the panorama's projection surfaces (sphere or cylinder) as close as possible to the distance to the captured object. The choice of the sphere or cylinder radius has a crucial impact on the accuracy of measurements made from the generated panoramas. For this reason, this work aimed to apply the rigorous model for panorama generation to ensure greater measurement accuracy and to develop a technique that preserves image and panorama formation parameters, allowing the intersection from panoramas regardless of the chosen radius for panorama generation. The results of the study demonstrated the effectiveness of rigorous photogrammetric modeling in generating panoramic images while varying the radius.
Rigorous photogrammetric modeling for panoramic image generation
Keywords: Imagens panorâmicas; Calibração de sistema multicâmara; Mapeamento móvel terrestre; Panoramic images; Multi-camera system calibration; Terrestrial mobile mapping