第三章 建築物影像與特徵資料庫建立
3.1 建築物影像拍攝
本研究針對使用一般相機或手機所附相機的使用者,由行人能夠拍攝建築物之角度,
來拍攝資料庫與查詢影像,不包括空照圖等特殊角度拍攝的影像;遮擋過於嚴重的建築 影像也不在本研究的範圍內,如圖13。
由於不同建築物長寬、高度、形狀各異,本研究欲以少數幾張影像來代表一棟建築 物,除了需使用可抗視角變化的描述方式,在拍攝建築物影像的時候,還必須要拍攝對 建築物具有代表性的影像才有意義,因此需要加上一些合理的拍攝條件。
同一棟建築物,不同遠近、角度之下可拍攝的照片有無窮多種可能。近照的時候會 拍攝到比較多建築物上的細節,如:外牆磁磚上花紋的細節、外牆上的污漬、透明窗戶 中的物品、玻璃的倒影、建築物外貼的海報上的圖案、路邊的旗子上的圖案等等,每張 建築物的近照影像因為涵蓋建築物範圍很小,不易決定應使用幾張影像、要涵蓋多細的 細節,因此較不具代表性,如圖14。 相對的,遠照的時候,會將許多不相干的物體、
建築物照進影像中,難以分清楚誰是主體,建築物的影像包含的像素也會很少,紋理資 訊顯的不足,因此也較不具代表性,如圖15。
另外,建築物表面並非平面,具有凹凸起伏,不同角度拍攝同一個面,會有遮擋的 現象,造成影像內容的不同,因此資料庫中需以多個角度記錄建築物同一面,才有代表 性,如圖16。
圖13、嚴重遮擋的建築物影像範例,交通大學人社一館。
圖14、建築物近照範例,交通大學工程五館近照。
圖15、建築物遠照範例,交通大學工程五館遠照。
(a)
(b)
圖16、(a) 建築物表面凹凸不平造成遮擋範例,交通大學科學二館角 度一;(b) 建築物表面凹凸不平造成遮擋範例,交通大學科學二館角 度二。
3.1.1 建築物資料庫影像拍攝考慮因素
為了保證資料庫中的建築物影像之代表性,本研究考慮以下拍攝因素:
A. 主體性:
(a) 建築物資料庫中須包含各個沒有嚴重遮擋且使用者可能拍攝的面──使用者預 設是行人,因此可拍攝的面,依各棟建築物情況有所不同,獨棟的建築物四面 都適合拍攝;有些建築則包含不適合拍攝的因素,如與其他建築並排的建築,
只有一、兩面適合拍攝。
(b) 大小──建築物要盡可能占影像的 2/3 寬以上,並且將第一層到最後一層樓都拍 進來。
(c) 單棟──只拍進一棟建築物。
(d) 位置──建築物的位置要在影像中間。
B. 照明度:
以白天的影像為主,包含陰天與晴天的影像,但不包含雨天。
C. 清晰度:
避免因手震而使影像模糊。
D. 曝光:
建築物主體曝光要適中,避免感光不足(under exposure)或是過度曝光(over exposure)的情況。
E. 拍攝角度:
由於有遮擋(Occlusion)的狀況,會造成影像內容的不同。資料庫中為了要儲存 接近使用者拍攝的影像內容,建築物同一個面需拍攝多張影像來代表,本研究預 設對建築物的一個面,由左到右取得共五張不同位置拍攝的照片,如圖17。
圖17、建築物一個面資料庫儲存影像範例,交通大學工程三館其中一個面,資 料庫中儲存了五張不同角度的影像。
3.1.2 建築物查詢影像拍攝考慮因素
查詢影像除了需符合資料庫影像拍攝考慮因素的主體性、照明度、清晰度、等性質 外,為了測試辨識的可靠度,必須與資料庫影像存在以下差異點:視角改變(縮放、位 移、旋轉)、光線(陰晴或快門大小)、遮擋(樹、路燈、旗子)。
A. 視角改變:
對使用者而言,不同時間拍攝的影像必定會有視角的改變,由於視角改變的量 難以定義,本研究採取使用大量不同時間隨機拍攝的查詢影像,測試視角改變對辨 識的影響,拍攝的角度與使用者站立的位置皆為隨機,每個資料庫中建築物的面皆 各拍攝5 張查詢影像。
B. 光線
查詢影像,對於資料庫建築物的每一個面,選擇快門值偏小(亮度偏亮)、快門值偏 大(亮度偏暗)、快門值適中的影像各拍攝五張查詢影像。
C. 遮擋
拍攝此部分的查詢影像時,刻意在拍攝建築物的時候將遮擋物體,如:路燈、
旗杆、樹葉等拍進畫面中,並且略為遮擋住建築物,對於資料庫建築物的每一個面,
各拍攝五張含有遮擋的查詢影像。