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研究生: 陳展翔
Chen, Jan-Shiang
論文名稱: 以連續影像重建淺水區水下影像
Reconstruction of Through Water Image by Using Continuous Photographs
指導教授: 王驥魁
Wang, Chi-Kuei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 測量及空間資訊學系
Department of Geomatics
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 99
中文關鍵詞: 定點連續拍攝直方圖眾數濾波器平均濾波器
外文關鍵詞: Continuous Photos, histogram, mode-based filter, mean-based filter
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  • 使用攝像設備架設於水面上對水下地形、地物進行拍攝時,受限於水面幾何因水流與風場的影響而產生的動態變化,以及陽光在水面上造成的波光影響,不易取得形狀完整以及幾何正確的影像。水下攝影設備可應用於水深較大的地區,但在水深小於 40 公分的淺水區域,水下攝影設備受限於作業空間,無法在此水深範圍內使用。
    本研究使用水面上定點連續拍攝取得影像資料,輔以眾數濾波器以及平均濾波器得到水面水平時的像元灰階資訊,並校正拍攝期間陽光強度變化造成影像亮度不同的影響,得到幾何正確的水下影像。本研究之實驗地點包含美濃黃蝶翠谷與台北縣烏來鄉的桶后溪流段,依流況分區拍攝。本研究並分析眾數濾波以及平均濾波兩種方法所產生影像的優劣,利用MTF曲線評估兩者影像的解析力,及估計個別方法得到完整影像成果所需要拍攝的張數。
    本研究實驗成果顯示,對於流況較緩之區域,使用本研究所提之方法可獲得清晰的水下影像,而流況較劇烈之區域所得的成果雜訊較多,但仍可恢復正確的水下影像幾何。而眾數濾波器所得的影像成果其解析力優於平均濾波器之影像成果,但需較多的拍攝時間及張數。

    Underwater features at shallow depth (~40cm) are difficult to be observed and monitored. The water surface disturbed by flow and wind action prevents the direct observation from above water. Water-proofed camera or video are also hard to maneuver in such situations.
    In this research, we tackle this problem by using continuous photos (1500~3000 photos per site) taken from above water and setup on a tripod. We employed a Nikon D200 camera, which takes about 12~24 minutes for each site. A grey card of photogrammetric grade is used to adjust the temporal change of illumination condition. Test sites include several flow types, i.e., no perceptible flow (NP), smooth (SM), unbroken/broken standing waves (USW/BSW). Mode-based filter and mean-based filter are developed to filter the pixels that are disturbed by wave actions. We analyzed the image resolution of the filtering results by using MTF curves, and estimated the number of photos needed to taken for each filter.
    The results show that the proposed filters are most effective for the flow condition associated with NP and SM. For more dynamic flow condition, such as that associated with USW and BSW, a clear image is not obtained, but the geometry is preserved. The mode-based filter approach is needed more photos to taken than mean-based filter, but the image resolution is better.

    中文摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 V 表目錄 VII 圖目錄 VIII 第一章 前言 1 1-1 研究動機與目的 1 1-2 前人研究 4 1-3 研究目標 6 第二章 資料與研究方法 7 2-1研究方法 7 2-2 資料來源 12 2-2-1 實驗地點 12 2-2-2 實驗設備 14 2-2-3 相機參數設定 16 2-3資料運算流程 18 2-3-1 影像分割 19 2-3-2影像亮度校正 20 2-3-3 影像幾何糾正 22 2-3-4 MTF曲線計算 24 2-3-5 所需拍攝張數評估 26 第三章 成果與討論 32 3-1像元統計特性 32 3-1-1空間上像元統計特性 32 3-1-2時間上的統計特性 38 3-1-3亮暗邊界的像元統計特性 42 3-2眾數濾波法與平均濾波法成果比較 48 3-2-1各流況所需拍攝張數 48 3-2-2所需拍攝時間 74 3-2-3影像解析力 75 3-3 礫石影像驗證 78 第四章 結論與建議 94 參考文獻 96 附錄 98

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    下載圖示 校內:2015-08-06公開
    校外:2015-08-06公開
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