Hidrológiai Közlöny 2008 (88. évfolyam)

5. szám - Gálai Antal: A web-kamerás folyami jégmegfigyelés alapjai

^GÁLAI^^NVeb^kamer^^ 13 Kis emlékeztető: a vékonylencse törvénye a hasonló háromszögekből következik: QO^OR k OR _ QO ^ O

Ä./go_6 ^ a f b f a f (4) — = 7 ^ /

2 = a6 = (yl-/)(fi-/) = Aií-/(4 + B)+/

2/:-4B/^ + Í = 7 a f A B Nos, ezt az / fókuszt kell meghatároznunk, s ha kevés adatunk van, akkor a lencsét a kamerán belül jól elhelyezettnek vesszük, és a képalkotást pedig a kép síkjában minden irányban torzítás-mentesnek. Ha elegendő pontunk van, akkor a lencse excentricitását és torzítását is becsülhetjük. A kameraképén lát(S)

4 B f (5) ható térbeli pontok transzformációjával előállítjuk a kamera irányába mutató, valamint a képpel párhuzamos tengelyű, s belső pontjába eltolt origójú rendszerbéli koordinátákat. Ezt követően a kamera-koordináták tengely-irányú koordináta-értékekkel való normalizálásával áttérünk a kétdimenziós és pixel-léptékü kép-koordinátákra, természetesen a digitális pixelkoordináták egészértékűsége miatti kerekítéssel. Egy, pl. z tengelymenti forgatással a koordináta változást a costp sirup 0 R, = —sirup costp 0 - 0 0 J (6) forgatási mátrix írja le. A koordinátarendszer tetszőleges elfordítása a három tengely elforgatásának eredője, leírható a három tengelykörüli forgatási mátrix szorzatával. Ezt követően az origót eltoljuk a kamera belső pontjába. 'x

c' COSf sintp 0" cosip 0 sin<t> "1 0 0 X, T

x Yc = —sirup cosip 0 X 0 1 0 X 0 cosiJj sim/j (Z) Y

g + Ty z

c 0 0 1 —sirup 0 COS<t> 0 —sinip cosip z

q T

z Tömören: X' ( PQ \ Y

c = / Y

g Zc V A ) fY =- + v

0 SvZ

c A probléma megoldásának hagyományos megközelítése speciális 3D geometriai ismereteket igényel és a tradicioná(8) lis földmérési építőmérnöki gyakorlat költséges berendezéseket használ a merőleges síkokkal kapcsolatos méréseinél ií

lj

) = J')) "0 ) y\ iCW) rí'i • - x<") + rW • (yü> - y»>) + rjg • (.-<» r'H • (iü) - X«) + r« • (yU) - y«) + r<g • (zU) r2i • (*

ü

) - 4°) + • - y

(o

]) + rg • - 4°) r<? • (zO> - 4") + • feW - zP) , .(•J) (9) A 100 $ körüli áron beépített web-szerveres és WLAN rádiófrekvenciás elérésű kamerákat használók, s a webkamera pixel-képének megfelelő hibahatárú, hasonló költségű GPS-szel mérők a szabályszerű szokásos geodéziai fölméréseknél költségkímélőbb kamera kalibrációt igényelnek. A széles körben elterjedt alacsony felbontású webkamerák felvételein végzett képfeldolgozás viszonylag szerény pontossága lehetővé teszi a kalibrációs adatok közönséges GPS-szel való mérését. A számítógépek megjelenésétől a hidrológiában évtizedek óta használják a legkisebb négyzetek és a maximum likelihood becsléseket. A fenti egyenletek némi lineáris algebrai módosításával azok paramétereit - ahogy azt számos számítógépes látáskutatás sugallja - a napjainkban széles körben elterjedt numerikus módszereik algoritmusaival határozzuk meg. A gépi látás kutatás számos, sokféleképp használható megoldással szolgál, jóllehet a végtelenül gyorsan változó robotikai környezetben használt módszerek teljes körű alkalmazhatóságát sokan kétségbe vonják. A folyami jégmegfigyelés képei és feldolgozása nem igényli a gyors és alapvető változások kezelését, sőt a hosszabb időszakok összehasonlító vizsgálata érdekében még a kamera pozíciója is, amennyire csak lehetséges, változatlan marad. A kalibráció és az üzemszerű feldolgozás könnyítésének másik forrása a megfigyelési terület „egysíkúsága", habár síkunk napról-napra változik, azonban a kalibrációs síkkal mindvégig párhuzamos marad. Mivel a folyófigyelő kamerák iránti igény és várható felhasználásuk feltételezhetően hamarosan széles körűvé válik, a költséges berendezések iránti nagyobb beruházásra nem hajló és a szakterületet nem ismerő felhasználói réteget megcélzó hétköznapi számítógépi látásban alkalmazható kutatások eredményeire kell koncentrálnunk. Olyan módszert kell találnunk, mely a kamerával megfigyelt folyóvíztükrön ismert alakú/peremü (kimért pontokból álló) síkbeli alakzat kétdimenziós metrikus adatait igényli csupán, s a a térbeli gépi látás új módszereinek alkalmazásával lépünk egyet a laboratóriumból a „való világba".