عنوان صفحه
چکیده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
فصل اول : تئوری نور ساختار یافته و کاربردهای بینایی سه بعدی
1-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1-2- روشهای غیر فعال بینایی سه بعدی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1-2-1- روش استریوفتوگرامتری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1-3- روشهای فعال بینایی سه بعدی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1-3-1- بکار گیری سنسور تماسی دربینایی سه بعدی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1-3-2- بکار گیری سنسور غیر تماسی دربینایی سه بعدی . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1-3-2-1- روش ارسال امواج . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1-3-2-2- روش های انعکاسی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1-3-2-2-1- رهیافتهای غیر اپتیکی در روشهای انعکاسی . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1-3-2-2-2- رهیافتهای اپتیکی در روشهای انعکاسی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1-3-2-2-2-1 رادار تصویر برداری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1-3-2-2-2-2- روشهای اینترفرومتریک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
1-3-2-2-2-3- استخراج عمق از طریق تمرکز بر روش فعال . . . . . . . . . . . . . . 27
1-3-2-2-2-4- استریوی فعال . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1-3-2-2-2-5- راستراستریوفتوگرامتری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1-3-2-2-2-6- سیستم مجتمع تصویر برداری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1-3-2-2-2-7- تکنیک نور ساختار یافته . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1-4- مقایسه روشها وتکنیکها و کاربردهای آنها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1-5- نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
عنوان صفحه
فصل دوم : روشهای مختلف کدینگ الگو
2-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2-2- روشهای طبقه بندی کدینگ الگوهای نوری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2-2-1- الگوهای نوری از دیدگاه درجات رنگی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2-2-2- الگوهای نوری از دیدگاه منطق کدینگ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2-2-2-1- روشهای مبتنی بر الگوهای چند زمانه (کدینگ زمانی) . . . . . . . . . . 42
2-2-2-1-1- کدینگهای باینری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2-2-2-1-2- کدینگ با استفاده از مفهوم n-ary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2-2-2-1-3- کدینگ با استفاده از مفهوم انتقال مکانی. . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2-2-2-1-4- کدینگ با استفاده از همسایگی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2-2-2-2- روشهای مبتنی بر همسایگیهای مکانی(کدینگ مکانی) . . . . . . . . . 48
2-2-2-2-1- کدینگهای غیر متعارف (ابتکاری) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2-2-2-2-2- کدینگ بر اساس دنباله De_Bruijn[1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2-2-2-2-3- کدینگ بر اساس منطق M-Arrays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2-2-2-3- کدینگ مستقیم . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2-3- نتیجه گیری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
عنوان صفحه
فصل سوم :پیاده سازی کدینگ و پردازش تصویر
3-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3-2- تولید کلمه های رمز با استفاده از دنباله De_Bruijn. . . . . . . . . . . . . . . . 59
3-3- تابش الگو و عکسبرداری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3-4- پردازش تصویر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3-4-1- دوسطحی سازی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3-4-2- تشخیص لبه ها و اسکلت بندی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3-4-3- نازک سازی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3-4-4 نقاط تقاطع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3-4-5- شناسایی خطوط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3-5- نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
عنوان صفحه
فصل چهارم :
شناسایی رنگ و حل مسئله تطابق و بازسازی سه بعدی
4-1- مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4-2- شبکه عصبی و شناسایی رنگ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4-2-1- مسئله تغییر رنگ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4-3- طراحی شبکه عصبی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4-4- مسئله تطابق . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4-5- بازسازی سه بعدی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4-6- بررسی خطاهای موجود. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4-6-1- تغییر رنگ و خروجی غیر قطعی شبکه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4-6-2- ناپیوستگی های تصویر رنگی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4-6-3-خطای همپوشانی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4-7- نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
عنوان صفحه
فصل پنجم : نتیجه گیری و پیشنهادات
5-1 مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5-2- انتخاب روش و پیاده سازی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5-3- پیشنهادات . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
پیوست الف : نرم افزار تهیه شده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
پیوست ب : مثلث بندی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
مراجع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
عنوان صفحه
شکل 1-1) ساختار سیستم استریوفتوگرامتری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
شکل 1-2) روشهای استخراج پروفایل سه بعدی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
شکل 1-5 : دستگاه اندازه گیری سه بعدی بر اساس روش مویره. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
شکل 1-6 : ساختار سیستم راستر استریو فتوگرامتری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
شکل 1-7 : ساختار یک سیستم مجتمع تصویر برداری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
شکل 1-8 : ساختار سیستم نور ساختاریافته. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
شکل 1-9 :تصویر نورساختار یافته موازی . این تصویر با تاباندن یک الگو با خطوط عمودی موازی بر روی صورت ساخته شده است . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
جدول 1-2 :مقایسه روشها و کاربرد آنها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
شکل2-1 : طبقه بندی روشهای کدینگ در نورساختاریافته. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
شکل2-2 : پرده های نوری و نحوه بکارگیری یک الگوی چند زمانه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
شکل2-3 : نمونه بازسازی تصویر مجسمه اسب و نقاط دست انسان به وسیله الگوی چند زمانه و روش Postdamer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 43
شکل2-4 : نمونه الگوهای طراحی شده با روش n-ary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
شکل2-5 : نمونه بازسازی تصویر مجسمه اسب و نقاط دست انسان به وسیله الگوی چند زمانه و تکنیک n-ary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
شکل2-6 : نمای پیک تصویر و انتقال مکانی آن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
شکل2-7 : a) الگوی شامل خطوط بریده با اندازه خطوط به عنوان مشخصه مهم b) الگوی تشکیل شده از خطوط افقی با سه سطح خاکستری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
شکل2-8 : الگوی طراحی شده با دنباله De-Bruijn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
شکل 2-9 : a) طراحی الگوی مرانو b)الگوی کامل شده مرانو. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
شکل 2-10 : نمونه بازسازی تصویر مجسمه اسب و نقاط دست انسان به وسیله تکنیک M-Array
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
شکل 2-11 : الگوی طراحی شده توسط گریفین. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
شکل 2-12 : الگوی خاکستری در رمز نگاری مستقیم . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
شکل 3-1 : گراف مربوط به B(2,3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
شکل 3-2 : نرم افزار نوشته شده برای تولید الگو و کد . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 شکل 3-3 : نمونه الگوی طراحی شده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
شکل 3-4 :تابش نور و شرایط عکس برداری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
شکل 3-5 : فلوچارت مراحل تناظر یابی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
شکل 3-6 : عمل دوسطحی سازی در نرم افزار نوشته شده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
شکل 3-7 : نمونه عمل دوسطحی سازی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
شکل 3-8 : نمونه خطای ایجاد شده در استفاده از الگوریتم سبل . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
شکل 3-9 : نمونه نا پیوستگی ایجاد شده در استفاده از الگوریتم اسکلت بندی ساده . . . . . . . 72
شکل 3-10 : تصویر خروجی مرحله شناسایی لبه ها در نرم افزار نوشته شده . . . . . . . . . . . . . 73
شکل 3-11 : تصویر خروجی مرحله شناسایی لبه ها پس از اعمال ماسک (خطوط پیوسته هستند) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
شکل 3-12 :نمونه تصویر خروجی مرحله نازک سازی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
شکل 3-13 :ماسکهای استفاده شده برای کشف نقاط تقاطع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
شکل3-14 : دسته نقاط یافت شده به عنوان نقاط تقاطع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
شکل 3-15 : نقاط تقاطع نهایی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
شکل 3-16 : شکل رنگی نشان دهنده اثر همپوشانی خطوط . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
شکل 3-17 : برچسب گذاری تصویر اسکلت بندی شده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
شکل 3-18 : بخشی از فایل خروجی شناسایی خطوط. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
شکل 4-1 : مقادیر کانالهای رنگی در تصویر گرفته شده از جسم . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
شکل 4-2 :نرم افزار نوشته شده برای بدست آوردن نقاط نمونه از تصویر و مقادیر کانالهای رنگی متناظر نقاط از تصویر گرفته شده از جسم . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
شکل 4-3 : شبکه عصبی طراحی شده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
شکل 4-4 : نمودار خطای آموزش شبکه برای تصویر الگو . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
شکل 4-5 : نمودار خطای آموزش شبکه برای تصویر الگوی تابیده شده روی شی . . . . . . . . 91
جدول 4-1 : قسمتی از اطلاعات خروجی شبکه پس از عمل گرد سازی . . . . . . . . . . . . . . . . 93
شکل 4-6 : فلوچارت مراحل تناظر یابی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
جدول 4-2 : قسمتی از جدول امتیاز دهی به تصویر نقاط الگو و تصویر جسم. . . . . . . . . . . . 96
جدول 4-3 : قسمتی از جدول نقاط تناظر داده شده و اختلاف مختصات آنها . . . . . . . . . . . . 98
شکل 4-7 : تصویر یک جعبه تحت تابش . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
شکل 4-8 : شکل سه بعدی جعبه از روی برایند اختلاف مختصات دو نقطه . (محور عمودی ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
شکل 4-9 : تصویر یک ماوس تحت تابش . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
شکل 4-10 : شکل سه بعدی جعبه از روی برایند اختلاف مختصات دو نقطه (محور عمودی ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
شکل 4-11 : تصویر یک گلدان تحت تابش . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
شکل 4-12 : شکل سه بعدی گلدان از روی برایند اختلاف مختصات دو نقطه .(بدست آمدن شکل تقریبی نیم استوانه ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
شکل الف -1 : محیط برنامه نویسی C# و راه حل به همراه پروژه های تولید الگو و پردازش تصویر و تولید نقاط نمونه برای ورودی شبکه عصبی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
شکل الف -2 : تصویر یک جعبه رنگ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
شکل الف -3 : تصویر فرم مربوط به ایجاد الگو در برنامه نوشته شده . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
شکل الف -4 : یک الگوی مناسب تولیدی توسط برنامه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
شکل الف -5 : نمایی از فرم برنامه تهیه شده . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
شکل الف -6 : نمایی از برنامه پردازش تصویر در حال کار. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
شکل الف-7 : نمایی از برنامه در حال فعال بودن نمودار هیستوگرام و انجام عمل اکولایز کردن120
شکل ب-1 :دو دستگاه مختصات الگو و تصویر در سیستم نوری نور ساختاریافته. . . . . . . . . . 123 .
شکل ب-2 : هندسه ساده سیستم نوری نور ساختاریافته. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
شکل ب-3 : هندسه مربوط به دوربین و پروژکتور . H نقطه ای از جسم است که توسط پروژکتور روشن شده است . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
شکل ب-4 : مدل pinhole پروژکتور برای محاسبه پهنای خطوط . . . . . . . . . . . . . . . . 129
[1] De_Bruijn Sequence
پروژه ارشد رشته برق با عنوان بینایی سه بعدی با استفاده از نور ساختار یافته با الگوی رنگی با فرمت word
