IMAGE STITCHING AEREO CON SCIAMI DI UAV

:Aerial photogrammetry is a technique that allows to obtain geometric and visual information about an area of interest from images acquired by one or more cameras mounted on aerial vehicles. This technique has multiple applications in fields such as agriculture, archaeology, security, and environmental monitoring. However, aerial photogrammetry poses several challenges, such as the design of the aerial vehicles, the coordination of multiple vehicles in the case of a swarm, the stitching of the images into a coherent map, and the simulation of realistic scenarios for testing and validation. This thesis addresses these challenges by presenting a comprehensive framework that integrates state-ofthe-art methods and tools for aerial photogrammetry with swarms of unmanned aerial vehicles (UAVs). To simulate the environment is used Flightmare, a photorealistic simulator for UAVs; to generate synthetic images and test control and mapping algorithms. An image stitching and mapping pipeline that leverages geo-aware feature matching and homography estimation to create seamless maps from the images is implemented. Features are extracted by each single agent on-board, to allow scalability. Different control techniques for single and multiple UAVs, such as position control, path planning, area coverage and intra-swarm collision avoidance are evaluated on various scenarios in terms effectiveness and robustness. Additionally, an UAV design and implementation is proposed. The platform is integrated with ROS and PX4 ecosystem. The evaluation is carried out on simulation and on real hardware when feasible.

La fotogrammetria aerea è una tecnica che consente di ottenere informazioni geometriche e visive su una determinata area da immagini acquisite da una o più telecamere montate su veicoli aerei. Questa tecnica ha molteplici applicazioni in campi come l'agricoltura, l'archeologia, la sicurezza e il monitoraggio ambientale. Tuttavia, la fotogrammetria aerea presenta diverse sfide, come la progettazione dei veicoli aerei, il coordinamento di più veicoli nel caso di uno sciame, l'unione delle immagini in una mappa coerente e la simulazione di scenari realistici per scopi di test e convalida. Questa tesi affronta queste sfide presentando un quadro completo che integra metodi e strumenti all'avanguardia per la fotogrammetria aerea con sciame di veicoli aerei senza pilota (UAV). Per simulare l'ambiente, viene utilizzato Flightmare, un simulatore fotorealistico per UAV; per generare immagini sintetiche e testare algoritmi di controllo e mappatura. Viene implementato un processo di unione delle immagini e mappatura che sfrutta la corrispondenza tra caratteristiche geo-aware e l'omografia per creare mappe dalle immagini. Le caratteristiche vengono estratte da ciascun agente singolo a bordo, per consentire la scalabilità. Vengono valutate diverse tecniche di controllo per UAV singoli e multipli, come il controllo di posizione, la pianificazione del percorso, la copertura di area e l'evitamento di collisioni intra-sciame in vari scenari in termini di efficacia e robustezza. Inoltre, viene proposta una progettazione e implementazione di UAV. La piattaforma è integrata con l'ecosistema ROS e PX4. La valutazione viene effettuata in simulazione e su hardware reale ove possibile.