Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας θα ασχοληθούμε με παθητικές μεθόδους τρισδιάσατης ανακατασκευής του χώρου και συγκεκριμένα με την επεξεργασία δεδομένων εικόνων που λαμβάνονται από μια φωτογραφική μηχανή. / In this paper we will analyse pathetic methods of 3D reconstruction and especially data proccess of pictures received from a digital camera.

Το παρών έγγραφο παρουσιάζει μεθόδους για την τρισδιάστατη αναδημιουργία μιας άκαμπτης σκηνής ή αντικειμένου από δυο εικόνες. Δυο εικόνες μιας σκηνής σχετίζονται με την επιπολική γεωμετρία, η οποία μπορεί να περιγραφεί από μια 3x3 μήτρα η οποία καλείται θεμελιώδης μήτρα. Αρχικά, περιγράφεται ένας αλγόριθμος για την εύρεση αντιστοιχιών σημείων στις δυο εικόνες και στη συνέχεια μέθοδοι για την εκτίμηση της θεμελιώδους μήτρας από τις αντιστοιχίες αυτές. Μια προβολική αναδημιουργία της σκηνής λαμβάνεται από τη θεμελιώδη μήτρα, η οποία στην συνέχεια μπορεί να αναβαθμιστεί σε μια συσχετισμένη και τέλος σε μια μετρική αναδημιουργία χρησιμοποιώντας πρόσθετες πληροφορίες από την σκηνή. Επιπλέον, παρουσιάζεται μια εναλλακτική προσέγγιση, στην οποία εφαρμόζουμε μια μέθοδο αυτοβαθμονόμησης των καμερών από τις οποίες λήφθησαν οι εικόνες χωρίς τη χρήση ενός ειδικού αντικειμένου βαθμονόμησης και χωρίς καμία υπόθεση όσον αφορά τις παραμέτρους τους. Έπειτα, λαμβάνεται μια μετρική αναδημιουργία, η οποία στις περισότερες εφαρμογές είναι το ζητούμενο, μέσω της ουσιώδους μήτρας που είναι η αντίστοιχη της θεμελιώδους στην περίπτωση όπου οι εσωτερικές παράμετροι των καμερών είναι γνωστές. Τέλος, περιγράφονται διάφορες μέθοδοι με τις οποίες μπορούμε να υπολογίσουμε τη δομή της σκηνής, που αποτελεί το τελικό στάδιο της αναδημιουργίας. Σημειώνουμε ότι μεγαλύτερη έμφαση έχει δοθεί σε μεθόδους οι οποίες είναι ανθεκτικές στο θόρυβο, δεδομένης της παρουσίας του κατά τη λήψη των εικόνων, ώστε η λαμβανόμενη αναδημιουργία να είναι αξιόπιστη και ικανοποιητικής ακρίβειας. / This paper describes methods for the 3d reconstruction of a scene from two images. The epipolic geometry of two images can be described by a 3x3 matric, called the funtamental matrix. Firstly, an algorithm is described that finds corresponding points in thw two images and then thiw corresponding points are used for the estimation of the funtamemtal matrix. A prolective reconstruction of a scene is obtained from the funtamental matrix. This reconstruction will then be upgraided to an affine one, and finally to a metric, using additional information from the scene. Finally, we describe a number of methods for the triangulation of the scene. We denote that because of the noise in the data, we have emphasise at robust methods

Κατά τη διαδικασία παραγωγής πλαστικών συμπυκνωμάτων γίνεται ανάμειξη κόκκων πλαστικού με πρόσθετα ώστε να αποκτήσει το πλαστικό ορισμένες επιθυμητές ιδιότητες. Η διαδικασία παραγωγής έχει ως εξής: αρχικά το πλαστικό τήκεται, ομογενοποιείται και οδηγείται στον εκβολέα. Στην κεφαλή του εκβολέα παράγεται το "μακαρόνι" (strand), το οποίο ψύχεται και εν συνεχεία κοκκοποιείται εν ψυχρώ. Ακολουθεί η κοκκοποίηση – ψύξη – ξήρανση του κόκκου. Τέλος έχουμε την συσκευασία – προώθηση και παραγωγή του τροποποιημένου πλαστικού. Η διαδικασία παραγωγής των "μακαρονιών" είναι η ακόλουθη: το ρεύμα του πλαστικού εισέρχεται στον εκβολέα στη συνέχεια εισέρχεται στην κεφαλή του εκβολέα, η οποία στην έξοδο της φέρει αριθμό οπών, κάθε μια από τις οποίες παράγει ένα "μακαρόνι". Ανάλογα με την παραγωγική ικανότητα του εκβολέα και τη διάμετρο των οπών, καθορίζεται ο αριθμός των οπών και άρα ο αριθμός των "μακαρονιών". Η απόσταση των "μακαρονιών" πρέπει να είναι τέτοια ώστε να μη δημιουργούνται συγκολλήσεις μεταξύ γειτονικών "μακαρονιών". Η γεωμετρία της κεφαλής διαφοροποιεί την ποσότητα πλαστικού που εκρέει από κάθε οπή στη μονάδα του χρόνου. Οι διάμετροι των "μακαρονιών" μπορεί να μην είναι ίσες μεταξύ τους με αποτέλεσμα την παραγωγή κόκκων με ανομοιόμορφο μέγεθος, που αποτελεί πρόβλημα. Ένα άλλο πρόβλημα που δημιουργείται κατά την παραγωγική διαδικασία είναι η ύπαρξη συσσωματωμένων κόκκων στο τελικό προϊόν. Η κεφαλή του καλουπιού πρέπει να είναι τέτοια ώστε να ελαχιστοποιούνται τα στάσιμα σημεία της ροής και οι κλειστές ροϊκές γραμμές του τήγματος. Οι οπές πρέπει να είναι τέτοιες ώστε η παροχή διαμέσου αυτών να είναι παρόμοια και εντός των επιθυμητών ορίων. Το σχήμα των οπών πρέπει να είναι τέτοιο ώστε να ελαχιστοποιείται η διόγκωση του παραγόμενου νήματος και η ταλάντωση του πάχους του με δεδομένη την εφαρμοζόμενη τάση εφελκυσμού. Σκοπός της εργασίας είναι η μοντελοποίηση και αριθμητική επίλυση της διαδικασίας εκβολής του τήγματος από την κεφαλή του εκβολέα, τη δίοδό του μέσω των οπών και του σχηματισμού των "μακαρονιών". Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε είναι η εξής: Αρχικά αναλύθηκε το πεδίο ροής του τήγματος μέσα στη κεφαλή του εκβολέα και ταυτοποιήθηκαν τα πιθανά σημεία ανακυκλοφορίας. Παρακολουθήσαμε την εξέλιξη του πάχους των "μακαρονιών" από την έξοδο του εκβολέα. Κατόπιν λύσαμε τις διέπουσες εξισώσεις και κάναμε παραμετρική μελέτη της διεργασίας προκειμένου να βρούμε τις βέλτιστες συνθήκες λειτουργίας. Η αριθμητική επίλυση έγινε με το υπολογιστικό πακέτο FLUENT. Συγκεκριμένα μελετήθηκε το αξονοσυμμετρικό πρόβλημα αλλά και το τρισδιάστατο πρόβλημα μεταβάλλοντας το πλήθος των οπών, το μέγεθός τους καθώς και τη μεταξύ τους απόσταση. Οι παραδοχές που έγιναν είναι οι ακόλουθες: • Θεωρήσαμε πλήρως ανεπτυγμένη ροή στην είσοδο. • Τα τοιχώματα είναι αδιαπέραστα και ισχύει η συνθήκη μη ολίσθησης. • Στο απώτερο άκρο του εκβόλου (έξοδος του πεδίου ροής) έχουμε πλήρως ανεπτυγμένη εκβολική ροή. Η μελέτη του προβλήματος εξόδου του πολυμερούς από τις οπές στη κεφαλή του εκβολέα ήταν προσεγγιστική λόγω περιορισμών του FLUENT. Συγκεκριμένα ήταν λιγότερο ακριβής ο προσδιορισμός των διεπιφανείων με την υποστηριζόμενη από το πρόγραμμα μέθοδο όγκου υγρού (VOF), επειδή οι ιδιότητες των ρευστών (πολυμερές και αέρας) που σχηματίζουν τη διεπιφάνεια διέφεραν σημαντικά. Η παρούσα εργασία επικεντρώθηκε στον υπολογισμό των πεδίων ταχυτήτων, πίεσης, σχήματος "μακαρονιών" από τις οπές εξόδου του ρευστού για τις διάφορες γεωμετρίες με τις οποίες ασχοληθήκαμε. Για να βελτιωθεί η διαδικασία παραγωγής των masterbatches είναι επιθυμητή η παρέμβαση στη διαδικασία εκβολής των πλαστικών καθώς και στη διαδικασία διόδου του τηγμένου μείγματος διαμέσου των οπών της κεφαλής του εκβολέα και στη μετέπειτα ψύξη των παραγόμενων εκβόλων, κυλινδρικού σχήματος μεγάλου μήκους και η ανάπτυξη πιλοτικού συστήματος αυτόματης οδήγησης και ψύξης του παραγόμενου εκβόλου σε κατάλληλο κοπτικό όπου κοκκοποιείται για να δώσει την τελική μορφή των masterbatches. / --

Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι να παρουσιαστούν μερικές από τις πιο αξιοσημείωτες τεχνικές για τρισδιάστατη αναπαράσταση χώρου από βιντεοσκοπήσεις κινούμενου αυτοκινήτου. Αρχικά, το πρώτο κομμάτι είναι προσανατολισμένο στην περιγραφή των εφαρμογών που ακολουθεί η τρισδιάστατη αναπαράσταση χώρου από βιντεοσκοπήσεις και επίσης γίνεται εισαγωγή στις αρχικές έννοιες και στα βασικά μαθηματικά που χρησιμοποιούνται. Έπειτα περιγράφεται μια μέθοδος τρισδιάστατης αναπαράστασης από βιντεοσκόπηση με την χρήση απλών καμερών. Ο αλγόριθμος που περιγράφεται εδώ χρησιμοποιεί τις εικόνες από την απλή κάμερα και απαιτεί επιπλέον ότι κάθε δείκτης στο αντικείμενο συνδέεται με τουλάχιστον έναν άλλο δείκτη από σωστή απόσταση. Στο τρίτο κομμάτι της εργασίας περιγράφεται μια ακόμη μέθοδος η οποία στηρίζεται σε γραμμικά κινούμενα αντικείμενα. / The goal of this bachelor thesis is to present some of the most remarkable techniques of the three-dimensional reconstruction site from video animation moving car. At first, the first piece is oriented at the description of the application used by the three-dimensional reconstruction site of video and it is also an introduction to the initial concept and to the basic mathematics that are used. After that, a method of 3D video reconstruction using simple cameras is being described. The algorithm being described here, uses the images from the simple camera and requires that in addition that every object indication links with at least one other indicator from a known distance. At the third part one more method is described that is founded in linear moving objects.

Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζεται η αριθμητική μέθοδος προσομοίωσης μεγάλων κυμάτων (LWS), για τη μελέτη της τυρβώδους ροής που αναπτύσσεται κατά τη θραύση κυμάτων (θραύση εκχείλισης) πάνω από πυθμένα σταθερής κλίσης. Κατά τη μέθοδο LWS, οι μεγάλες κλίμακες των τυρβωδών διακυμάνσεων της ταχύτητας και της ελεύθερης επιφάνειας επιλύονται αριθμητικά, ενώ η επίδραση των μικρών κλιμάκων λαμβάνεται υπόψη με τη χρήση υποπλεγματικού (subgrid scale ή SGS) μοντέλου τάσεων, αντίστοιχο της μεθόδου προσομοίωσης μεγάλων δινών LES. Η θραύση εκχείλισης προσομοιώνεται από τη δράση των SGS τάσεων, οι οποίες δημιουργούν το στρόβιλο θραύσης και παράγουν εγκάρσια στροβιλότητα στο μέτωπο του κύματος. Η μέθοδος LWS εφαρμόζεται σε σύζευξη με τις εξισώσεις Euler και των αντιστοίχων μη-γραμμικών οριακών συνθηκών. Επιπλέον, ως σημείο αναφοράς χρησιμοποιείται η προσομοίωση της θραύσης εκχείλισης με μοντέλο επιφανειακού στροβίλου, κατά το οποίο η επίδραση του στροβίλου θραύσης υπολογίζεται εμπειρικά. Το μοντέλο προσαρμόζεται στις εξισώσεις δισδιάστατης μη συνεκτικής ροής, με τη χρήση κατάλληλα τροποποιημένων οριακών συνθηκών. Παρουσιάζονται αποτελέσματα δισδιάστατης ροής, κατά τη θραύση κύματος κάθετα στην ακτογραμμή, και τρισδιάστατης ροής, κατά τη θραύση κύματος κάθετα και υπό γωνία ως προς την ακτογραμμή. Γενικά, τα αποτελέσματα της ελεύθερης επιφάνειας και του πεδίου ταχυτήτων στη ζώνη απόσβεσης, κατά την θραύση κυμάτων κάθετα στην ακτογραμμή και πάνω από πυθμένα κλίσης 1/35, δείχνουν ικανοποιητική συμφωνία με τις αντίστοιχες πειραματικές μετρήσεις. Ωστόσο, παρά την ασθενή μεταβολή της ροής εγκάρσια στην ακτογραμμή, παρατηρείται ότι, λόγω της τρισδιάστατης δομής του στροβίλου, ο μηχανισμός της θραύσης προσομοιώνεται ικανοποιητικότερα από τη μέθοδο LWS, όταν αυτή συνδυάζεται με τρισδιάστατο πεδίο ροής. Τέλος, εξετάζεται η διάδοση και η θραύση κυμάτων πάνω από πυθμένα σταθερής κλίσης 1/35, τα οποία προσπίπτουν στην ακτογραμμή υπό γωνία 42,45 μοιρών σε μεγάλο βάθος. Οι κορυφογραμμές του κύματος θραύονται σταδιακά και η δράση των SGS τάσεων παράγει εγκάρσια και διαμήκη στροβιλότητα. Ο στρόβιλος θραύσης αναπτύσσεται κατά μήκος των θραυομένων κορυφογραμμών, με γωνία προσανατολισμού αντίστοιχη της γωνίας πρόσπτωσης κύματος στη γραμμή θραύσης. / A method named Large Wave Simulation is presented, for the study of turbulent flow that develops during wave breaking (spilling breakers) over a constant-slope bed. According to LWS method, large scales of velocity field and free-surface elevation are numerically resolved, whereas the corresponding subgrid scale (SGS) effects are accounted for by a SGS stress model, equivalent to the ones used in Large Eddy Simulation (LES) method. Spilling breaking is simulated by a SGS stress field that creates an eddy breaker and produces spanwise vorticity at the breaking wave front. LWS method is used in conjuction with the Euler equation and the corresponding nonlinear boundary conditions. Moreover, as a reference, a surface roller (SR) model is used for the simulation of spilling breaking, which necessitates empirical parameters, for the calculation of the eddy breaker effect. The SR model is adapted for two-dimensional, inviscid but rotational free-surface flow, by use of appropriately modified boundary conditions. Results of two-dimensional flow during breaking waves, propagating perpendicularly to the shoreline, are presented, as well as results of threedimensional flow during breaking waves, propagating perpendicularly and obliquely to the shoreline. In the case of waves breaking perpendicularly to the shoreline over a constant slope (1/35) bed, free-surface elevation and velocities results are in accordance with existing experimental data. However, despite of the flow being weakly dependent to the cross-shore direction, due to the fact that the eddy breaker is three-dimensional, LWS method performs better when combined with a three-dimensional flow field. Finally, oblique wave propagation (42,45 degrees at deep water) and breaking over a constant-slope (1/35) bed is simulated. Wave crestlines break gradually and the effect of the SGS stress field produces spanwise (longshore) and streamwise (cross-shore) vorticity. The eddy breaker develops along the breaking wave front and its orientation follows the shape of the breaking crestlines.

Το θέμα αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι ο σχεδιασμός, η παραγωγή, η κατασκευή και ο έλεγχος ενός χειρουργικού ρομποτικού εργαλείου με βελτιωμένα χαρακτηριστικά από το προηγούμενο πρωτότυπο. Το λαπαροσκοπικό εργαλείο αποτελείται από συνδέσμους σε σειρά οι οποίοι ενεργοποιούνται με μορφομνήμονα καλώδια, οι οποίοι λειτουργούν σαν δυαδικοί ενεργοποιητές με δύο πιθανές καταστάσεις. Κάθε σύνδεσμος αποτελείται από τρεις πρισματικούς ενεργοποιητές, οι οποίοι δημιουργούν μια πλατφόρμα Stewart και παρέχουν μια 3 βαθμών ελευθερίας κινητικότητα σε κάθε σύνδεσμο. Τα ηλεκτρονικά είναι ενσωματωμένα στο εσωτερικό των συνδέσμων, σε αρχιτεκτονική Master-Slave. Η επικοινωνία μεταξύ του χειρούργου και του εργαλείου επιτυγχάνεται με I2C δικτυωμένους μικρο-ελεγχτές, Στον τελευταίο σύνδεσμο του εργαλείου, υπάρχει μια στερεοσκοπική κάμερα και μια πλακέτα IMU η οποία προσφέρει πληροφορίες προσανατολισμού. Επιπρόσθετα, ένα σύστημα αντίληψης δύναμης το οποίο είναι ικανό να επικολληθεί στην επόμενη έκδοση του εργαλείου. Εν κατακλείδι, σχεδιαστικές παράμετροι καθώς και η κινηματική του δυαδικού βραχίονα παρουσιάζεται σε προσομοίωση και πειραματικές μελέτες του λαπαροσκοπικού πρωτότυπου εργαλείου. / The subject of this master thesis is the design, the fabrication, the construction and the control of a surgical robotic tool with improved characteristics than previous version. The laparoscopic tool consists of cascaded links which are powered by Shape Memory Alloys wires, acting as binary actuators with two stable states. Each link is composed of three prismatic actuators, creating a Stewart platform and providing a 3-DOF maneuverability for each joint. The electronics are embedded in the inner cavity of the links in, Master-Slave architecture. The communication between the surgeon and the tool is achieved with I2C-networked microcontrollers. In the distal link of the tool, there is a stereoscopic camera and an IMU board that offers orientation information. Moreover, a Force Sensing System, that is able to be attached to the next version of the current tool. Finally, certain design aspects as well as the kinematics of the binary manipulator are presented simulation and experimental studies on the laparoscopic tool prototype.

Το αντικείμενο της εργασίας είναι η τρισδιάστατη ανακατασκευή ενός αντικειμένου ή ενός χώρου, μέσα από τουλάχιστο δύο φωτογραφίες του. Το θέμα της εργασίας είναι μέρος του τομέα της Υπολογιστικής Όρασης, που έχει μεγάλη άνθιση τα τελευταία χρόνια λόγω των πολλών εφαρμογών, όπου η γνώση της τρισδιάστατης δομής ενός αντικειμένου ή ενός χώρου κρίνεται απαραίτητη. Βέβαια, συνέβαλε σε αυτό και η ραγδαία εξέλιξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών, με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η ακριβής και ποιοτική απεικόνιση σύνθετων τρισδιάστατων σκηνών σε πραγματικό χρόνο, μέσω κατάλληλων αλγορίθμων. Η τρισδιάστατη ανακατασκευή ενός αντικειμένου ή ενός χώρου, από φωτογραφίες ή βίντεο αποτελεί ένα ενδιαφέρον και εντυπωσιακό θέμα με πολλές εφαρμογές και πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Αυτά αποτέλεσαν ουσιαστικά και το έναυσμα για την ενασχόλησή μου με τον τομέα της Υπολογιστικής Όρασης και την επιλογή του θέματος της εργασίας. Οι εφαρμογές που αναπτύσσονται στα πλαίσια της εργασίας παρέχουν οπτικά ευχάριστα αποτελέσματα και έχουν μεγάλη προσαρμοστικότητα και ευελιξία στης διάφορες συνθήκες φωτογράφησης ή λήψης βίντεο. Το σημαντικό, λοιπόν, είναι ότι δεν χρειάζεται απαραίτητα περιβάλλον εργαστηρίου για την λήψη των δεδομένων, δηλαδή των εικόνων. Προκύπτουν καλά αποτελέσματα ακόμα και με εικόνες που λήφθηκαν μέσω μίας απλής φορητής φωτογραφικής κάμερας, χωρίς τρίποδα για στήριξη. Αρκεί απλά να δημιουργήσουμε τις προϋποθέσεις για μικρή κίνηση της κάμερας μεταξύ των λήψεων των εικόνων. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται και εξετάζονται διεξοδικά όλα τα θέματα που αφορούν την τρισδιάστατη οπτικοποίηση των αντικειμένων. Αρχικά, στις παραγράφους 2.1 έως 3.2, αναλύεται η θεωρία των δύο κυριότερων μεθόδων της "Δομής και Κίνησης" και της "Στερεοσκοπικής Όρασης" . Στην συνέχεια στις παραγράφους 3.3 και 3.4 αναπτύσσεται η μεθοδολογία που ακολουθείται από τις εφαρμογές της Δομής και Κίνησης , ενώ της Στερεοσκοπική Όρασης αναπτύσσεται στην 3.5 . Στην μέθοδο της Δομής και Κίνησης περικλείονται δύο περιπτώσεις. Η πρώτη είναι η μη βαθμονομημένη περίπτωση και η δεύτερη είναι η βαθμονομημένη. Στην δεύτερη, λοιπόν, προηγείται η βαθμονόμηση της κάμερας, οπότε είναι γνωστές εκ των προτέρων οι παράμετροι της κάμερας . Η υλοποίηση των αλγορίθμων γίνεται στο παράρτημα, με την βοήθεια του περιβάλλοντος αριθμητικής υπολογιστικής της προγραμματιστικής γλώσσας Matlab. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο, δίνονται κάποια παραδείγματα ανακατασκευών που αποδεικνύουν την αποτελεσματικότητα των αλγορίθμων της υλοποίησης. Τόσο η θεωρία, όσο και οι αλγόριθμοι που παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία καλύπτουν πλήρως τις απαραίτητες γνώσεις για την υλοποίηση της τρισδιάστατης αναπαράστασης. Συσσωρεύτηκαν πληροφορίες από δύο μεθόδους, δηλαδή της Δομής και Κίνησης αλλά και της Στερεοσκοπικής Όρασης, οι οποίες συνδυασμένες δίνουν βέλτιστα και αρτιότερα αποτελέσματα. Πρωταρχικός στόχος της εργασίας είναι η ανάδειξη των δυνατοτήτων που παρέχουν οι συγκεκριμένες μέθοδοι. Από την άλλη μεριά, η υλοποίηση των δύο μεθόδων και κατά συνέπεια των αλγόριθμων, αποτελούν μία αρκετά καλή βάση για περαιτέρω ανάπτυξη και προώθηση για μελλοντική έρευνα στον εν λόγω τομέα. Ούτως ή άλλως, τα τελευταία χρόνια, η ερεύνα που αφορά την Υπολογιστική Όραση έχει αποδώσει και έχει δημιουργήσει ικανοποιητικότατα αποτελέσματα. Οπότε στο μέλλον αναμένονται ισχυρότεροι αλγόριθμοι, βελτιώσεις αλλά και πολλές εφαρμογές στους εξελισσόμενους τομείς της ηλεκτρονικής και όχι μόνο. / The purpose of this thesis is the three-dimensional reconstruction of an object or a space, through at least two photos. The theme is part of the field of Computer Vision, which has known great development in the recent years due to the many applications, where the knowledge of the three-dimensional structure of an object or a space is necessary. Of course to this development contributed also the rapid evolution of computers, making possible the accurate and high quality display of complex three-dimensional scenes in real time, through appropriate algorithms. The three-dimensional reconstruction of an object or a space, using photos or video, is an interesting and impressive subject with many applications and very encouraging results. This was basically what intrigued me to involve with the field of Computer Vision and choose the topic of this thesis. The applications in this thesis provide visually pleasant results and have great adaptability and flexibility in various conditions of shooting and making of videos. What is important, therefore, is that a laboratory environment to obtain the data, meaning images, is not necessary. The results are satisfactory even with pictures taken by a simple handheld camera, without the use of a tripod. It’s enough if we just create the proper conditions for a small camera movement between the shots. The present thesis presents and discusses thoroughly all the subjects related with the three-dimensional visualization of objects. First in paragraphs 2.1 to 3.2, is analyzed the theory of the two most important methods, of "Structure and Motion" and of "Stereo Vision". Then in paragraphs 3.3 and 3.4 is discussed the methodology followed by the applications of Structure and Motion , and this of Stereo Vision is discussed in paragraph 3.5. The method of Structure and Motion encloses two cases. The first is the non-calibrated case and the second is the calibrated case. In the calibrated case the calibration of the camera comes first, so the parameters of the camera are known in advance. The implementation of the algorithms is in the Annex, with the help of the numerical computing environment of the programming language Matlab. Finally, in chapter four, are given same examples of reconstructions that demonstrate the effectiveness of the algorithms of implementation. Both the theory and the algorithms presented in this thesis cover fully the necessary knowledge for the materialization of the three-dimensional representation. The information are is accumulated by two methods, this of Structure and Motion and this of Stereo Vision, which combined give the best and most complete results. Primary objective of this thesis is to highlight the possibilities offered by these methods. On the other hand, the implementation of these two methods and thus the algorithms is a good basis for further development and promotion for future research in this field. Anyway, in recent years, the research on Computer Vision has given great results. So in the future are expected stronger algorithms, improvements but also many applications relating with the developing sector of electronics and more.

Σήμερα υπάρχουν πολυάριθμα εργαλεία για την κατασκευή και παραμετροποίηση τρισδιάστατων μοντέλων με το καθένα από αυτά να χρησιμοποιεί το δικό του πρωτόκολλο περιγραφής της τρισδιάστατης πληροφορίας που αποθηκεύει και επεξεργάζεται. Εντούτοις δεν είναι λίγες η φορές που απαιτείται η μεταφορά περιεχομένου απο το ένα εργαλείο στο άλλο. Το παραπάνω οδήγησε στην ανάγκη δημιουργίας κοινώς αποδεκτών πρωτοκόλλων περιγραφής της τρισδιάστατης πληροφορίας για την διευκόλυνση της διαχείρισής της. Απο τα πρωτόκολλα αυτά, το COLLADA φαίνεται να επικρατεί λόγω του οτι είναι ανοιχτό, επεκτάσιμο και ευρέως διαδεδομένο. Στην παρούσα εργασία γίνεται παρουσίαση αυτού και δίνεται έμφαση στους λόγους που οδηγούν στην ολοένα και ταχύτερη ανάπτυξή του και στις τελευταίες λειτουργείες που έχουν προστεθεί. Στη συνέχεια, με βάση το πρωτοκολλο αυτό, υλοποιείται μια πιλοτική εφαρμογή για την απεικόνιση και την αλληλεπίδραση με τρισδιάτατα αντικείμενα, χρησιμοποιώντας σύγχρονες τεχνικές και τεχνολογίες για διαδικτυακή παρουσίαση τρισδιάστατου περιεχομένου. Η εφαρμογή αυτή στοχεύει σε φυλλομετρητές προσωπικών υπολογιστών, ενδέχεται ωστόσο να επεκταθεί ώστε να είναι δυνατή η χρήση της ακόμα και από φυλλομετρητές τελευταίας τεχνολογίας κινητών τηλεφώνων (iPhone). Τα συμπεράσματα που θα προκύψουν από την χρήση της εφαρμογής αυτής ενδέχεται να οδηγήσουν στην δημιουργία ενός μετέπειτα ολοκληρωμένου προϊόντος. / Today there are numerous tools for the construction and configuration of three-dimensional models, each of them uses its own protocol describes the three-dimensional information stored and processed. However, there are few times when the need to transfer content from one tool to another. The above led to the need for commonly accepted protocol describes the three-dimensional information to facilitate management. Of these protocols, the COLLADA seems to prevail because it is open, scalable and ubiquitous. In the present study it and focus on the reasons leading to ever more rapid development in recent operations that have been added. Then, based on this protocol, implemented a pilot application to display and interact with trisdiatata items using modern techniques and technologies for web-dimensional presentation of content. This application is targeted at PC browsers, but may be extended to allow the use of browsers and even the art mobile phones (iPhone). The conclusions arising from the use of this application may result in the creation of a finished product later.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η παρουσίαση των σταδίων της πιο γενικής από τις παθητικές μεθόδους τρισδιάστατης ανακατασκευής στατικών σκηνών, της δομής από κίνηση. Εκτός της χρήσης στερεοσκοπικών ζευγών εικόνων για την δημιουργία πυκνών χαρτών βάθους, παρουσιάζεται και η περίπτωση χρήσης παράλληλων εικόνων, που αποτελούν την καλύτερη λύση σε περιπτώσεις που η κύρια συνιστώσα της κίνησης της κάμερας είναι παράλληλη στον οπτικό της άξονα. Επίσης, παρουσιάζεται μια πρωτότυπη γεωμετρική μέθοδος διόρθωσης των εικόνων τόσο για την δημιουργία στερεοσκοπικών ζευγών, όσο και για την περίπτωση των παράλληλων εικόνων. Σε κάθε στάδιο της όλης διαδικασίας, περιγράφονται οι μέθοδοι εκείνες που θεωρούνται οι αντιπροσωπευτικότερες της κατηγορίας τους. / The purpose of this paper is to present the phases of the most general passive method of three dimensional reconstruction of static scenes,called structure from motion.Besides using stereo images as the final result of image rectification; we examine the case of using parallel images that represent the best solution in cases where the main component of the camera motion is parallel to the optical axis. Also we show an original geometric correction method of images both for generating stereo pairs and parallel images pairs. At each stage of the process we describe some of the known methods that can be considered representative of their class.

Η CT αγγειογραφία εγκεφάλου (CTA) είναι μέθοδος καθιερωμένη για την διερεύνηση και την θεραπεία των ενδοκρανιακών ανευρυσμάτων. Σκοπός της μελέτης μας ήταν η σύγκριση των ευρημάτων της ψηφιακής αγγειογραφίας (DSA) με αυτά της CTA και με τα χειρουργικά ευρήματα σε ασθενείς με οξεία υπαραχνοειδή αιμορραγία, καθώς επίσης και η αξιολόγηση της κλινικής χρησιμότητας της μεθόδου. Κατά την διάρκεια τριών ετών, 82 ασθενείς προσήλθαν με κλινική εικόνα και σημειολογία συμβατή με υπαραχνοειδή αιμορραγία. Η CTA έγινε αμέσως μετά την απλή CT, ενώ η DSA εντός των πρώτων 48 ωρών από την εισαγωγή. Όλα τα ανευρύσματα που ευρέθησαν με τις δύο μεθόδους υπεβλήθησαν σε χειρουργική αποκατάσταση ή ενδαγγειακό εμβολισμό. Σε όσους ασθενείς βρέθηκε αρνητικό αποτέλεσμα και με τις δύο μεθόδους, έγινε επαναληπτική DSA 15 ημέρες μετά το επεισόδιο με σκοπό την επιβεβαίωση της απουσίας ανευρύσματος. Οι CTA εξετάσεις καθώς και οι κλασσικές αγγειογραφίες μελετήθηκαν από μια ομάδα δύο ακτινολόγων για κάθε τεχνική, οι οποίοι έπρεπε να καταγράψουν την ύπαρξη ή μη ανευρύσματος, να περιγράψουν τα χαρακτηριστικά του και να αξιολογήσουν την μέθοδο. Χειρουργική ή και ενδαγγειακή θεραπεία έγινε σε 45 ασθενείς και ανευρέθησαν 53 ανευρύσματα. Χρησιμοποιώντας την CTA, ευρέθησαν 47 ανευρύσματα σε 42 ασθενείς. Η DSA ανίχνευσε 43 ανευρύσματα σε 39 ασθενείς. Η ευαισθησία της CTA για τον εντοπισμό όλων των ανευρυσμάτων με βάση το χειρουργικό/θεραπευτικό αποτέλεσμα ήταν 88,7%, η ειδικότητα 100%, η θετική προβλεπτική αξία (PPV) 100%, η αρνητική προβλεπτική αξία (NPV) 80,7% και η ακρίβεια 92,3%. Αντίστοιχα, η ευαισθησία της DSA ήταν 87,8%, η ειδικότητα 98%, η PPV 97,7%, η NPV 89,1% και η ακρίβεια 92,9%. Όσον αφορά στα ανευρύσματα ≥3 mm, η CTA είχε ευαισθησία που κυμαινόταν μεταξύ 93,3 έως 100%, ίση με αυτή της DSA. Η CTA εμφάνισε τα ίδια ποσοστά ευαισθησίας με αυτά της DSA σε ανευρύσματα ≥3 mm. Εμφάνισε επίσης 100% ποσοστό ανίχνευσης σε ανευρύσματα της πρόσθιας αναστομωτικής και του διχασμού της μέσης εγκεφαλικής αρτηρίας, ενώ μερικές εντοπίσεις όπως η οπίσθια αναστομωτική αρτηρία παραμένουν προβληματικές. 80 Κατά την διάρκεια της παρούσας μελέτης προσπαθήσαμε να δημιουργήσουμε μια τεχνική προσομοίωσης της διεγχειρητικής εικόνας των ραγέντων ενδοκρανιακών ανευρυσμάτων, με τη χρήση volume rendering techniques σε εικόνες που προκύπτουν από CT αγγειογραφία. Η τρισδιάστατη κατασκευή των εικόνων προέκυψε από την συνεργασία μιας ομάδας αποτελούμενης από τέσσερις ακτινολόγους, έναν νευροχειρουργό και έναν ιατρικό φυσικό. Το αποτέλεσμα αυτής της συνεργασίας ήταν η παραγωγή μιας εικόνας οριοθετημένης στο χώρο, με οδηγά σημεία που εύκολα μπορούσαν να αναπαραχθούν κατά την διάρκεια του χειρουργείου. Οι εικόνες χειρουργικής προσομοίωσης ενός ανευρύσματος είναι πιθανώς χρήσιμο εργαλείο για τον προεγχειρητικό σχεδιασμό των ενδοκρανιακών ανευρυσμάτων. / Cerebral CT angiography is an established method applied to both the detection and treatment planning of intracranial aneurysms. The aim of our study was to compare DSA to CTA findings and with the surgical results mainly in patients with acute SAH and to evaluate the clinical usefulness of CTA. During the last three years, 82 consecutive patients were admitted under clinical symptoms and signs suggestive of harbouring an intracranial aneurysm. CT angiography performed immediately afterwards the plain CT, while DSA was performed within the first 48 hours of admission. All aneurysms detected, were confirmed during surgery or endovascular embolization. Repeat DSA was performed in all patients having both the initial CTA and the DSA 15 days after the onset of symptoms negative. CT angiograms and conventional angiographies were studied by a consensus of two radiologists for each technique, who performed aneurysm detection, morphological features characterization and evaluation of the technique. Surgical or/and endovascular treatment was performed in 45 patients and 53 aneurysms were confirmed. Using 3D-CT angiography we detected 47 aneurysms in 42 patients. Conventional angiography depicted 43 aneurysms in 39 patients. The sensitivity of CTA for the detection of all aneurysms versus surgery was 88.7%, the specificity 100%, the positive predictive value (PPV) 100%, the negative predictive value (NPV) 80.7% and the accuracy 92.3%. Consequently, the sensitivity of DSA was 87.8%, the specificity 98%, the PPV 97.7%, the NPV 89.1% and the accuracy 92.9%. Considering the aneurysms ≥ 3 mm, CTA showed a sensitivity ranging from 93.3% to 100%, equal to that of DSA. Cerebral CT angiography has an equal sensitivity to DSA in the detection of intracranial aneurysms greater than 3 mm. It has also 100% detection rate in AcoA and MCA bifurcation aneurysms, while some locations like posterior communicating artery aneurysms remain problematic. The delineating features of each aneurysm are better depicted with CTA due to 3D visualization. The use of Digital Subtraction Angiography as a diagnostic tool can be limited in equivocal cases. A supplement to the above work is our effort to describe a technique for simulating the surgical view of ruptured intracranial aneurysms, using volume 82 rendering techniques in spiral CT angiography data. The 3D rendered images were assessed by a team consisted of four radiologists, one neurosurgeon and one medical physicist. The resultant ‘surgical view’ image was standardized in space using a three-dimensional coordinate system, which allowed for its reproduction in the operating theatre. The surgical views are easily reproducible and αποτελούν a useful tool for the surgical planning of intracranial aneurysms.