Enhanced Method for Image Alignment of Urban Infrastructure Images by UAV Shooting

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. Reducing the computational cost of image alignment procedures is an important field of research. The article considers the problem of processing urban infrastructure images obtained by UAV. The development of a high-speed method will make it possible to construct a digital map of an area by images from several UAVs in a limited time (ideally in real-time), which can be used to solve operational problems.Purpose of the work. Reducing the computational cost of the alignment procedure by preliminary estimating the parameters based on a limited sample of interest points. Methods used: analytical review of relevant scientific publications, experiment, algorithmization.The method for Image Alignment of Urban Infrastructure Images by UAV Shooting to make a digital map was developed to solve a scientific problem; the previously developed technique was enhanced; it reduced the computational complexity of image processing; the basis of the enhancement was the assumption that the transformation parameters range is limited; the advantage of the enhanced methodology were noted in the research.Results. An enhanced method of image alignment is proposed, which is characterized by shorter processing time than the original one. Experimental testing showed a reduction in time by half (from 50 s to 23 s), as well as a satisfactory result in combining 100 pairs of images.The work scientific novelty is determined by the author's approach to narrowing the range of the scaling coefficient and rotation angle for fragments matched of the alignment images. The approach is proposed for the first time.Theoretical significance. The assumption was confirmed that fragments of the image of urban infrastructure taken by UAV have a limited range of transformation of scaling and rotation.Practical significance. The research results can be used to make a machine vision system for digital map constructions in real-time. It provides a solution to operational problems of objects detecting and tracking the movement.

About the authors

A. A. Diyazitdinova

Povolzhskiy State University of Telecommunications and Informatics

Email: a.diyazitdinova@psuti.ru
ORCID iD: 0000-0001-8940-4543
SPIN-code: 7875-1573

References

  1. Федосов В.П., Ибадов Р.Р., Ибадов С.Р. Модифицированный метод постобработки карты глубины изображений для задач безаварийного вождения беспилотных летательных аппаратов в городской инфраструктуре // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 9. С. 113–123. doi: 10.18127/j00338486-202309-10. EDN:TTOLWC
  2. Васильева Д.В., Дворников С.В. Структуризация первичных признаков изображений систем мониторинга окружающей среды // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 8. С. 5–17. doi: 10.18127/j00338486-202408-01. EDN:CXJBDK
  3. Наумов И.И., Ибадов Р.Р., Трехсвятский П.В., Азнабаев М.И. Применение беспилотных летательных аппаратов для осмотра линий электропередач // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 3. С. 169–180. doi: 10.18127/j00338486-202503-15. EDN:OJDJYE
  4. Lowe D.G. Object recognition from local scale-invariant features // Proceedings of the 7th International Conference on Computer Vision (ICCV, Kerkyra, Greece, 20–27 September 1999). IEEE, 1999. PP. 1150–1157. doi: 10.1109/ICCV.1999.790410
  5. Bay H., Tuytelaars T., Gool L.V. SURF: Speeded up robust features // Proceedings of the 9th European Conference on Computer Vision (ECCV, Graz, Austria, 7–13 May 2006). Lecture Notes in Computer Science. 2006. Vol. 3951. PP. 404–417. doi: 10.1007/11744023_32
  6. Raguram R., Frahm J.M., Pollefeys M. A Comparative Analysis of RANSAC Techniques Leading to Adaptive Real-Time Random Sample Consensus // Proceedings of the 10th European Conference on Computer Vision (ECCV, Marseille, France, 12–18 October 2008). Lecture Notes in Computer Science. Berlin, Heidelberg: Springer, 2008. Vol. 5303. PP. 500–513. doi: 10.1007/978-3-540-88688-4_37
  7. Ефимов А.И., Новиков А.И. Алгоритм поэтапного уточнения проективного преобразования для совмещения изображений // Компьютерная оптика. 2016. Т. 40. № 2. С. 258–265. doi: 10.18287/2412-6179-2016-40-2-258-265. EDN:VWWCHP
  8. Сунгатуллина Д., Крылов А. Быстрый алгоритм совмещения контуров изображений, связанных изотропным аффинным преобразованием // 24-я Международная конференция по компьютерной графике и зрению (Графикон'2014, Ростов-на-Дону, Российская Федерация, 30 сентября – 03 октября 2014). Автономная некоммерческая организация Научное общество «Графикон», 2014. С. 92–95. EDN:ZBWXUN
  9. Volegov D.B., Yurin D.V. Rough image registration via detected straight lines // Proceedings of the 16th International Conference on Computer Graphics and Vision (GraphiCon 2006, Novosibirsk, Russian Federation, 01–05 July 2006). 2006. PP. 463–466. EDN:RLZMQD
  10. Гошин Е.В., Котов А.П., Фурсов В.А. Двухэтапное формирование пространственного преобразования для совмещения изображений // Компьютерная оптика. 2014. Т. 38. № 4. С. 886–891. doi: 10.18287/0134-2452-2014-38-4-886-891. EDN:TCGBNN
  11. Осипов О.В., Диязитдинова А.А. Совмещение сигналов для повышения качества телевизионного изображения многокамерной системы видеонаблюдения // Радиотехника. 2020. Т. 84. № 12(23). С. 72–78. doi: 10.18127/j00338486-202012(23)-08. EDN:ZVQUIB
  12. Диязитдинова А.А. Усовершенствование методики проективного совмещения изображений // Инфокоммуникационные технологии. 2022. Т. 20. № 4. С. 89–96. doi: 10.18469/ikt.2022.20.4.12. EDN:TDSXFE
  13. Ташлинский А.Г., Коваленко Р.О., Ибрагимов Р.М. Использование взаимной информации как меры подобия при стохастической привязке изображений // VII Международная конференция и молодежная школа «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2021, Самара, Российская Федерация, 20–24 сентября 2021). Самара: Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 2021. С. 20882-1–20882-2. EDN:NXXCXP
  14. Диязитдинова А.А. Повышение помехоустойчивости при оценке параметров проективного совмещения телевизионных сигналов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2021. Т. 24. № 1. С. 58–66. doi: 10.18469/1810-3189.2021.24.1.58-66. EDN:BYZTCS
  15. Диязитдинова А.А. Критерии совмещения изображений в двухкамерной системе технического зрения // Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии. 2024. Т. 16. № 2. С. 307–314. doi: 10.17725/rensit.2024. 16.307. EDN:BBZVWW

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».