Underwater Gigamosaicing

El procés de fusió de dues o més imatges de la mateixa escena en una d'única i més gran és conegut com a Image Mosaicing. Un cop finalitzat el procés de construcció d'un mosaic, els límits entre les imatges són habitualment visibles, degut a imprecisions en els registres fotomètric i geomètric. L'Image Blending és l'etapa del procediment de mosaicing a la que aquests artefactes són minimitzats o suprimits. Existeixen diverses metodologies a la literatura que tracten aquests problemes, però la majoria es troben orientades a la creació de panorames terrestres, imatges artístiques d'alta resolució o altres aplicacions a les quals el posicionament de la càmera o l'adquisició de les imatges no són etapes rellevants. El treball amb imatges subaquàtiques presenta desafiaments importants, degut a la presència d'scattering (reflexions de partícules en suspensió) i atenuació de la llum i a condicions físiques extremes a milers de metres de profunditat, amb control limitat dels sistemes d'adquisició i la utilització de tecnologia d'alt cost. Imatges amb il·luminació artificial similar, sense llum global com la oferta pel sol, han de ser unides sense mostrar una unió perceptible. Les imatges adquirides a gran profunditat presenten una qualitat altament depenent de la profunditat, i la seva degradació amb aquest factor és molt rellevant. El principal objectiu del treball és presentar dels principals problemes de la imatge subaquàtica, seleccionar les estratègies més adequades i tractar tota la seqüència adquisició-procesament-visualització del procés. Els resultats obtinguts demostren que la solució desenvolupada, basada en una Estratègia de Selecció de Límit Òptim, Fusió en el Domini del Gradient a les regions comunes i Emfatització Adaptativa d'Imatges amb baix nivell de detall permet obtenir uns resultats amb una alta qualitat. També s'ha proposat una estratègia, amb possibilitat d'implementació paral·lela, que permet processar mosaics de kilòmetres d'extensió amb resolució de centímetres per píxel.

The process of fusing two or more images of the same scene into a single and larger one is known as a Image Mosaicing. After the mosaic building process, boundary seams along the common overlapping regions are often noticeable, due to photometrical and geometrical registration inaccuracies. Image blending is the step of the mosaicing procedure where those artifacts are minimized or totally suppressed, when it is possible. There are several methodologies in the literature focused on dealing with those problems, but most of them are oriented to the creation of aerial or terrestrial panoramas, high resolution artwork reproductions, and other applications where camera placement and image acquisition are not especially relevant steps of the procedure. Underwater imaging presents special challenges, due to scattering and light attenuation, and to the extreme physical conditions under some thousands of meters of water depth, with limited remote control, using very expensive technology. Images with similar local artificial lighting, without a global illumination, like the one provided by the sun in terrestrial imaging, should be unified in a seamless manner. Furthermore, deep water images present depthdepending highly different quality, increasing the complexity of the seamless merging. The main aim of the work is to present the special underwater imaging problems, give solution by adequate selecting the strategies and deal with the whole acquisition-computation-display pipeline. The obtained results demonstrate that the developed approach, based on Optimal Seam Finding strategy, Intelligent Gradient Domain Blending in the common overlapping regions and Adaptive Image Enhancement for regions with low detail, allow to reach high quality level results. A Large Scale Mosaic Blending methodology, allowing to use parallel processing techniques, has also been proposed, in order process extremely large scale mosaics, of several square kilometers, with very high resolution, of some centimeters by pixel.