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Tesi etd-05212018-163131


Thesis type
Tesi di dottorato di ricerca
Author
ZINGONI, ANDREA
URN
etd-05212018-163131
Title
SMART REMOTE SENSING THROUGH PASSIVE IMAGING SENSORS: Improvement of Computer Vision Techniques for Real-time Detection, Tracking and Tridimensional Reconstruction.
Settore scientifico disciplinare
ING-INF/03
Corso di studi
INGEGNERIA DELL'INFORMAZIONE
Commissione
tutor Prof. Corsini, Giovanni
tutor Prof. Diani, Marco
Parole chiave
  • Rotation matrices
  • Roto-translation
  • Features matching
  • Image processing
  • Features extraction
  • Drones
  • Computer vision
  • Optical cameras
  • Remote sensing
  • Passive sensors
  • Imaging sensors
  • Electro-optical devices
  • Video surveillance.
  • Translation vectors
  • Camera calibration
  • Disaster Monitoring
  • Defence and Security
  • UAV
  • Infrared cameras
  • Tridimensional reconstruction
  • Tracking
  • Detection
  • Real-time
Data inizio appello
30/05/2018;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
30/05/2021
Riassunto analitico
ENGLISH VERSION<br><br>Automatic image and video understanding is a pivotal aspect in remote sensing applications involving passive imaging sensors. Among the numerous issues, the detection and tracking of moving objects and the tridimensional reconstruction are of paramount importance in many different fields. Such issues, though widely addressed in the literature, are still lacking of flexible solutions, capable to achieve accuracy and effectiveness while taking into account the aspects of time and costs. This works aims to fill this lack, by proposing efficient real-time solutions that can adapt to different scenarios and that do not require expensive hardware to be performed properly. At first, the detection of challenging moving objects in infrared video sequences acquired by a fixed camera has been tackled. Then, the problem has been extended to the more complex (but also more promising) case of moving camera, focusing on the situation in which it is mounted on an aircraft. Finally, using an airborne camera again, but in the visible domain, the problem of three-dimensionally reconstructing areas and objects of interest from pairs of images has been addressed too. The proposed strategies rely on some typical computer vision techniques, which has been adapted and improved, in order to comply with the above-mentioned desired characteristics. A meticulous evaluation of their performance has been carried out, obtaining very promising results in terms of reliability, accuracy and robustness, as well as in terms of computational time. In the light of this, the proposed solutions are suitable to be applied in a wide variety of different fields, which includes also the most critical ones as security, search and rescue and disaster monitoring.<br><br>ITALIAN VERSION<br><br>L&#39;estrazione automatica di informazioni da immagini o video è un aspetto fondamentale nelle applicazioni di telerilevamento da sensori passivi. In particolare, un ruolo di primaria importanza è rivestito dalla rivelazione e dal tracciamento di oggetti in movimento, e dalla ricostruzione tridimensionale. Sebbene tali argomenti siano stati abbondantemente trattati in letteratura, soluzioni accurate e versatili, che puntino al contempo a limitare i tempi e i costi di esecuzione, sono tuttora carenti. Lo scopo di questo lavoro è quello di colmare parzialmente questa mancanza, mediante lo studio e l’implementazione di tecniche efficienti e adattabili a differenti tipi di scenario, che possono essere eseguite in tempo reale e senza bisogno di utilizzare strumentazioni costose. Come prima cosa, è stato affrontato il problema della rivelazione di oggetti in movimento all’interno di sequenze video infrarosse, acquisite da una telecamera ferma. In particolare, sono stati presi in considerazione oggetti che, a causa delle loro caratteristiche, risultano particolarmente difficili da rivelare, come per esempio oggetti molto piccoli, con poco contrasto rispetto allo sfondo, molto veloci o molto lenti. Dopodiché, la trattazione è stata ampliata al caso di telecamera in movimento (più complesso ma anche più interessante in termini di applicabilità), analizzando nello specifico la situazione in cui il dispositivo è trasportato da un aeromobile. Infine, è stato analizzato il problema della ricostruzione tridimensionale realistica di un’area o di un oggetto di interesse a partire da coppie di immagini di essi, sempre utilizzando una telecamera a bordo di un veivolo, ma operante a frequenze visibili. Le strategie proposte si basano su alcune tecniche tipiche della visione artificiale, opportunamente adattate e migliorate per soddisfare le caratteristiche richieste. Dopo essere state implementate, le loro performance sono state valutate approfonditamente dal punto di vista dell’accuratezza, della flessibilità a differenti scenari e del tempo computazionale. I risultati ottenuti si sono rivelati particolarmente promettenti, e hanno indicato come le soluzioni proposte possano essere impiegate in un’ampia gamma di applicazioni in differenti campi, compresi quelli più critici come sicurezza, salvataggio e monitoraggio di disastri naturali e ambientali.
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