Automatische Oberflächenmodellierung starrer dreidimensionaler Objekte aus stereoskopischen Rundum-Ansichten:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1997
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| adam_text | Titel: Automatische Oberflächenmodellierung starrer dreidimensionaler Objekte aus stereoskopischen Rundum-
Autor: Koch, Reinhard
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SCHRITT-m fi^| BERICHTE my Dipl.-Ing. Reinhard Koch, Kessel-Lo Automatische Oberflächen- modellierung starrer dreidimensionaler Objekte aus stereoskopischen Rundum-Ansichten Reihe 10 : Informatik/ Kommunikationstechnik Nr. 499
V Gliederung 1. Einleitung........................................................... 1 1.1 Stand der Forschung.............................................. 1 1.2 Ziele und Aufbau der Arbeit........................................ 3 2. Konzept der Objektmodellierung........................................ 5 2.1 Die Szene ...................................................... 5 2.2 Kamerabasierte 3D-Szenenanalyse .................................. 6 2.3 Objekt und Objektmodellierung..................................... 7 2.4 Struktur des vorgeschlagenen Verfahrens.............................. 9 3. Der Stereosensor..................................................... 11 3.1 Die Kamera..................................................... 11 3.1.1 Parametrisches Modell.......................................... 11 3.1.2 Kalibrierung der Parameter ...................................... 14 3.1.3 Genauigkeit der Kameraparameter................................. 16 3.2 Der Binokular—Stereosensor........................................ 19 3.2.1 Stereotriangulation............................................. 19 3.2.2 Genauigkeit der Stereotriangulation................................ 21 3.3 Kameraentzerrung................................................ 23 3.3.1 Transformation auf Standardgeometrie ............................. 23 3.3.2 Bildebenenentzerrung........................................... 25 3.4 Gütemaße zur Bewertung der Kalibrierung ............................ 25 4. Stereoskopische Tiefenschätzung............................ 27 4.1 Suchverfahren zur Disparitätsschätzung............................... 28 4.1.1 Einschränkende Randbedingungen des Stereosensors.................. 30 4.1.2 Disparitätssuche unter Ausnutzung der einschränkenden Randbedingungen 31 4.1.3 Bewertung des Verfahrens ....................................... 33 4.2 Disparitäts-Interpolation...............
-...........:............... 34 4.2.1 Das Interpolationsmodell........................................ 35 4.2.2 Einfluß der Quantisierung ....................................... 37 4.2.3 Bewertung der Interpolation...................................... 38 4.3 Verbesserung der Disparität durch differentielle Schätzung................ 39 4.3.1 Geometrische und radiometrische Modellannahmen................... 40 4.3.2 Parameterschätzung mittels Gradientenverfahren ..................... 42 4.4 Vergleich der Disparitätsschätzung mit einer Referenzmessung ............ 46 4.5 Erstellung der Tiefenkarte.......................................... 49 4.5.1 Genauigkeit der Tiefenschätzung.................................. 50 4.6 Bewertung der Tiefenschätzung ..................................... 53
VI 5. Objektmodellierung aus der Bildsequenz................................. 54 5.1 3D-Modellierung einer Teilansicht................................... 54 5.1.1 Segmentierung ................................................ 54 5.1.2 Oberflächenapproximation....................................... 56 5.1.3 Steuerung und Bewertung der Netzapproximation .................... 59 5.2 Registrierung der 3D-Kameraorientierung............................. 63 5.2.1 Analyse durch Bildsynthese...................................... 64 5.2.2 Abbildungsmodell der Bild-zu-Bild Orientierung .................... 65 5.2.3 Schätzung der Bild-zu-Bild Orientierung........................ 66 5.2.4 Einfluß der Formunsicherheit auf die Registrierung ................... 69 5.2.5 Auswertung langer Bildfolgen.................................... 71 5.2.6 Bewertung der Registrierung..................................... 72 5.3 Formverbesserung durch Sequenzanalyse ............................. 75 5.3.1 Formverbesserung durch Kalmanfilter.............................. 76 5.3.2 Bewertung der Formverbesserung................................. 77 5.4 Fusion von Teilmodellen aus mehreren Ansichten....................... 79 5.4.1 Fusion unter Berücksichtigung von systematischen Abweichungen der Modellgeometrie ........................................... 80 5.4.2 Schrittweiser Aufbau vollständiger Modelle ......................... 82 5.4.3 Texturierung der Modelloberfläche ................................ 83 5.5 Strategie zur Steuerung der Objektmodellierung........................ 84 5.5.1 Beispielmodellierung des Objektes’Haus’ .......................... 86 5.5.2 Beispielmodellierung des Objektes ’Kopf’ .......................... 89 6. Zusammenfassung.................................................... 92 Anhang 1: Aufbau und Kalibrierung des Lichtschnittprojektors LCD 640 ........ 95 A1.1 Aufbau des LCD 640
............................................. 95 Al.2 Meßaufbau zur Referenzmessung.................................... 95 Al.3 Kalibrierung .................................................... 96 Anhang 2: Herleitung der Bild-zu-Bild Orientierung ........................ 99 A2.1 Linearisierung der Rotationsmatrix................................... 99 A2.2 Projektion der Kamerabewegung auf die Bildebene...................... 100 Literatur 102
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