Fotovoltaik diziler için görüntü mozaikleme tekniklerinin geliştirilmesi

Abstract

Görüntü mozaikleme birçok görüntünün veya bir videonun ardışık görüntü karelerinin birleştirilmesi ile panoramik bir görüntünün elde edilmesini sağlayan bir görüntü işleme algoritmasıdır. Özellikle haritalamada, tıp alanında, insansız hava aracı ve çeşitli bilgisayar görme uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu tez kapsamında bir görüntü mozaikleme uygulamasının gerçekleştirilmesi, yeni bir adaptif görüntü mozaikleme algoritmasının önerilmesi ve görüntü mozaikleme yaklaşımının izleme ve kontrol amaçlı fotovoltaik diziler üzerinde uygulaması olarak üç temel çalışma yapılmıştır. Tez süresince ilk olarak literaürde kullanılan görüntü mozaikleme algoritmaları incelenerek bir görüntü mozaikleme uygulaması geliştirilmiştir. Geliştirilen uygulamada giriş olarak alınan görüntüler üzerinde sırası ile özellik çıkarımı, görüntü eşleştirme, aykırı noktaların tespiti ve çıkarılması, homografi tahmini ve görüntü birleştirme adımları uygulanarak iki, üç, beş parçalı resimler ile videolardan panoramik bir görüntü elde edilmektedir. İkinci olarak tezde optimizasyon tabanlı adaptif yeni bir görüntü mozaikleme algoritması önerilmektedir. Önerilen algoritma görüntü mozaiklemenin performansını etkileyen özellik sayısı, benzerlik oranı ve küme merkezi sayısının optimize edilerek sürekli ayarlanmasına dayanır. Genetik algoritma kullanılarak optimize edilen bu üç parametre eş zamanlı olarak görüntü mozaiklemenin doğruluğunu ve hesapsal karmaşıklığını iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Önerilen bu yeni yaklaşımın etkinliği ortaya konulmuştur. Son olarak gerçekleştirilen görüntü mozaikleme algoritmalarının, benzerliği yüksek olduğundan birleştirilmesi daha zor olan fotovoltaik dizi görüntüleri üzerinde uygulamaları yapılmıştır. Özellikle büyük boyutlu fotovoltaik dizilerde veya güneş enerjisi santrallerinde birçok kameradan alınan görüntülerin birleştirilmesinde kullanılacak bu yaklaşım ileride bu tür sistemlerin izlenmesi ve kontrol edilmesi açısından önemli avantajlar getirecektir. Deneysel sonuçlarla doğrulanan algoritmaların performansı karşılaştırmalı sonuçlarla analiz edilmektedir. Sonuçlar gerçekleştirilen algoritmaların etkinliğini ve doğruluğunu ortaya koymaktadır.Sonuç olarak bu tez kapsamında bir görüntü mozaikleme uygulamasının gerçekleştirilmesi, yeni bir adaptif görüntü mozaikleme algoritmasının önerilmesi ve görüntü mozaikleme algoritmalarının fotovoltaik dizilerde uygulaması olmak üzere üç çalışma yapılarak deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır.

Image mosaicing is an image processing algorithm that evaluates a panoramİc image by combaning many image or consecutive image frames of a video. Especially it widely uses in mapping, medicine, UAV sand various implemantation of computer vision. In this work, we are focused on three basic research: realizing an image mosaicing implementation, proposing a new adaptive image mosaicing algorithm and appyling the image mosaicing approach on photovoltaic arrays for tracking and controlling.In this thesis, first, the other image mosaicing algorithms in the literature have been analyzed and an image mosaicing implementation has been developed. The panoramic image is obtained by applying feature extraction, image matching, outlier point detection and removal, homography estimation and image fusion on the images taken as input, respectively. As a second step, a new image mosaicing algorithm has been proposed. This algorithm based on the number of attributes that affects performance of image mosaicing, the ratio of similarity and setting the set center continual by optimization. These three parameters have been optimized by using genetic algorithm, aiming to improve the computational complexivity and accuracy of image mosaicing, simultaneously. The efficiency of this new approach has been presented. Experimental applications of the image mocaising algorithm are made on various images and photovoltaic array images rather difficult to combine according to other images because of it has high similarity. Especially in large sized photovoltaic arrays or in solar power plants, this approach that would be used to combine image from several cameras, will get some significants on following and controlling such systems. Performance of the algorithm is verified with the experimental results and it is analyzed with comparative results. The results show the effectiveness, computational complexity and accuracy of the algorithm.Consequently, three basic implementations realizing an image mosaicing implementation, proposing a new adaptive image mosaicing algorithm and appyling the image mosaicing approach on photovoltaic arrays, have been examinedand verified with the experimental results.