Определение пространственной ориентации объектов по их изображениям на основе нейронных сетей

Клячин Владимир Александрович, Перетятько Никита Олегович

Постановка задачи: одной из задач 3D реконструкции объектов по их изображениям является задача о пространственной ориентации их относительно системы координат, связанной с камерой наблюдения. Геометрически подобная задача относится к классу обратных задач проективной геометрии. Однако решение этой задачи в явном виде возможно только в некоторых частных случаях. Тем не менее, мы ставим задачу определения пространственной ориентации зданий и сооружений по их фотоснимку. Целью работы является решение вышеуказанной задачи численными методами, основанными на наличие на фотоснимках зданий и сооружений характерных прямолинейных отрезков, являющихся проекцией линий, идущих вдоль углов здания. Геометрически можно обосновать, что наличие этих отрезков достаточно для решение поставленной задачи. Используемые методы: решение задачи основано на использование обученной нейронной сети. Новизна: элементом новизны представленного решения является использование предобработки изображений для обучения нейронной сетью. Предобработка заключается в предварительном применении преобразования Хафа для выделения прямолинейных отрезков. Результат: как показали тестовые расчеты, применение предложенного подхода примерно в два раза повышает точность вычисления угла между направлением камеры и боковой плоскостью здания. Практическая значимость: практическое применение результатов исследования заключается в создании инструмента, позволяющего по фотоснимку в автоматическом режиме определить взаимное расположение на нем объектов с последующей их 3D реконструкцией.

Ключевые слова:проективная геометрия; пространственная ориентация; нейронная сеть.