Item


Underwater image-based 3D reconstruction with quality estimation

This thesis addresses the development of resources for accurate scaling and uncertainty estimation of image-based 3D models for scientific purposes based on data acquired with monocular or unsynchronized camera systems in difficult-to-access GPS-denied (underwater) environments. The developed 3D reconstruction framework allows the creation of textured 3D models based on optical and navigation data and is independent of a specific platform, camera or mission. The dissertation presents two new methods for automatically scaling of SfM-based 3D models using laser scalers. Both were used to perform an in-depth scale error analysis of large-scale models of deep-sea underwater environments to determine the advantages and limitations of image-based 3D reconstruction strategies. In addition, a novel SfM-based system is proposed to demonstrate the feasibility of producing a globally consistent reconstruction with its uncertainty while the robot is still in the water or shortly after

Aquesta tesi aborda el desenvolupament de mètodes per a l’estimació precisa de l’escala i la incertesa de models 3D basats en imatges adquirides amb sistemes de càmeres monoculars o no sincronitzades en entorns submarins, de difícil accés i sense GPS. El sistema desenvolupat permet la creació de models 3D amb textura fent servir dades òptiques i de navegació, i és independent d’una plataforma, càmera o missió específica. La tesi presenta dos nous mètodes per a l’escalat automàtic de models 3D basats en SfM mitjançant mesuradors làser. Tots dos es van utilitzar per realitzar una anàlisi exhaustiva d’errors d’escalat de models en aigües submarines profundes per determinar avantatges i limitacions de les estratègies de reconstrucció 3D. A més, es proposa un nou sistema basat en SfM per demostrar la viabilitat de la reconstrucció 3D, globalment consistent, i amb informació d’incertesa mentre el robot encara està a l’aigua o poc després

Esta tesis aborda el desarrollo de recursos para el escalado preciso y la estimación de la incertidumbre de modelos 3D basados en imágenes, y con fines científicos. El marco de reconstrucción 3D desarrollado permite la creación de modelos 3D texturizados basados en datos ópticos y de navegación, adquiridos con sistemas monoculares o no sincronizados de cámaras en entornos (submarinos) de difícil acceso sin disponibilidad de GPS. Además, presenta dos nuevos métodos para el escalado automático de modelos 3D basados en SfM mediante medidores laser. Ambos se utilizaron para analizar los errores en escala, de modelos de ambientes submarinos en aguas profundas, con el fin de determinar las ventajas y las limitaciones de las estrategias de reconstrucción 3D. Además, se propone un nuevo sistema para demostrar la viabilidad de una reconstrucción global consistente junto con su incertidumbre mientras el robot aún está en el agua o poco después

Universitat de Girona

Manager: Grácias, Nuno Ricardo Estrela
García Campos, Rafael
Other contributions: Universitat de Girona. Departament d’Arquitectura i Tecnologia de Computadors
Universitat de Girona. Institut de Recerca en Visió per Computador i Robòtica
Author: Istenič, Klemen
Date: 2021 March 25
Abstract: This thesis addresses the development of resources for accurate scaling and uncertainty estimation of image-based 3D models for scientific purposes based on data acquired with monocular or unsynchronized camera systems in difficult-to-access GPS-denied (underwater) environments. The developed 3D reconstruction framework allows the creation of textured 3D models based on optical and navigation data and is independent of a specific platform, camera or mission. The dissertation presents two new methods for automatically scaling of SfM-based 3D models using laser scalers. Both were used to perform an in-depth scale error analysis of large-scale models of deep-sea underwater environments to determine the advantages and limitations of image-based 3D reconstruction strategies. In addition, a novel SfM-based system is proposed to demonstrate the feasibility of producing a globally consistent reconstruction with its uncertainty while the robot is still in the water or shortly after
Aquesta tesi aborda el desenvolupament de mètodes per a l’estimació precisa de l’escala i la incertesa de models 3D basats en imatges adquirides amb sistemes de càmeres monoculars o no sincronitzades en entorns submarins, de difícil accés i sense GPS. El sistema desenvolupat permet la creació de models 3D amb textura fent servir dades òptiques i de navegació, i és independent d’una plataforma, càmera o missió específica. La tesi presenta dos nous mètodes per a l’escalat automàtic de models 3D basats en SfM mitjançant mesuradors làser. Tots dos es van utilitzar per realitzar una anàlisi exhaustiva d’errors d’escalat de models en aigües submarines profundes per determinar avantatges i limitacions de les estratègies de reconstrucció 3D. A més, es proposa un nou sistema basat en SfM per demostrar la viabilitat de la reconstrucció 3D, globalment consistent, i amb informació d’incertesa mentre el robot encara està a l’aigua o poc després
Esta tesis aborda el desarrollo de recursos para el escalado preciso y la estimación de la incertidumbre de modelos 3D basados en imágenes, y con fines científicos. El marco de reconstrucción 3D desarrollado permite la creación de modelos 3D texturizados basados en datos ópticos y de navegación, adquiridos con sistemas monoculares o no sincronizados de cámaras en entornos (submarinos) de difícil acceso sin disponibilidad de GPS. Además, presenta dos nuevos métodos para el escalado automático de modelos 3D basados en SfM mediante medidores laser. Ambos se utilizaron para analizar los errores en escala, de modelos de ambientes submarinos en aguas profundas, con el fin de determinar las ventajas y las limitaciones de las estrategias de reconstrucción 3D. Además, se propone un nuevo sistema para demostrar la viabilidad de una reconstrucción global consistente junto con su incertidumbre mientras el robot aún está en el agua o poco después
Format: application/pdf
Other identifiers: http://hdl.handle.net/10803/672199
Document access: http://hdl.handle.net/10256/19742
Language: eng
Publisher: Universitat de Girona
Rights: ADVERTIMENT. Tots els drets reservats. L’accés als continguts d’aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d’investigació i docència en els termes establerts a l’art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l’autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s’autoritza la seva reproducció o altres formes d’explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d’un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s’autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
Subject: Robots submarins
Robots submarinos
Underwater robots
Reconstrucció 3D
Reconstrucción 3D
3D reconstruction
Models 3D
Modelos 3D
3D models
Estimació de la incertesa
Estimación de la incertidumbre
Uncertainty estimation
Escalador làser
Escalador laser
Laser scaler
Structure from motion
004 - Informàtica
68 - Indústries, oficis i comerç d’articles acabats. Tecnologia cibernètica i automàtica
Title: Underwater image-based 3D reconstruction with quality estimation
Type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Repository: DUGiDocs

Subjects

Authors


Warning: Unknown: write failed: No space left on device (28) in Unknown on line 0

Warning: Unknown: Failed to write session data (files). Please verify that the current setting of session.save_path is correct (/var/lib/php5) in Unknown on line 0