Dreidimensionales Computersehen

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1 X. Jiang, H. Bunke Dreidimensionales Computersehen Gewinnung und Analyse von Tiefenbildern Mit 137 Abbildungen und 3 Tafeln Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Bildanalyse Gewinnung und Analyse von Tiefenbildern Aufbau des Buches Allgemeine Literaturhinweise ' 6 2 Stereoverfahren zur Tiefenbestimmung Prinzipielles Vorgehen beim Stereosehen Stereogeometrie Standard-Stereogemetrie Kalibrierung der Stereogeometrie Zuordnungsmerkmale Zuordnungseinschränkungen für die Korrespondenzanalyse Zuordnungsverfahren Korrelationsverfahren Relaxation Dynamische Programmierung Sonstige Stereoverfahren Aktives Stereo Trinokulares Stereo Axiales Stereo Literaturhinweise 36 3 Auswertung monokularer Tiefenhinweise Form aus Schattierung 40

3 X Inhaltsverzeichnis Rekonstruktion der Flächennormalen Rekonstruktion der Tiefe Photometrisches Stereo Tiefenbestimmung aus Nadeldiagramm Form aus Textur Literaturhinweise 57 4 Aktive Tiefengewinnung Laufzeitverfahren Eigenschaften der Signale Direkte Messung der Laufzeit Laufzeitmessung durch Amplitudenmodulation Laufzeitmessung mit Frequenzmodulation Transformation ins kartesische Koordinatensystem Triangulationsverfahren Projektion von Lichtstrahlen Projektion von Lichtebenen Codierter Lichtansatz Farbcodierte Projektion Projektion binärer Muster Triangulation mit zwei Kameras Tiefenberechnung bei der Lichtebenenprojektion Kalibrierung Diskussion und Vergleich Form aus strukturiertem Licht Literaturhinweise Vorverarbeitung Glättung Klassische Glättungsoperatoren Morphologische Glättung Gaußsche Glättung 111

4 Inhaltsverzeichnis XI Binomialfilterung Adaptive Glättung Vergleich von Glättungsmethoden Störungsabschätzung und Schwellwertbestimmung Bestimmung charakteristischer Flächenmerkmale Grundlagen der Differentialgeometrie Räumliche Kurven Flächen Digitale Berechnung der Flächenmerkmale Numerische Berechnung der Flächenmerkmale Analytische Berechnung der Flächenmerkmale Lineare Regression Approximation mittels orthogonaler Polynome Approximation durch Eigenvektoren Robuste Flächenapproximation Selektive Flächenapproximation Methoden aus der robusten Statistik Literaturhinweise Segmentierung Kantenbasierte Segmentierung Ableitungsbasierte Kantendetektion Kantendetektion mittels morphologischer Residuenanalyse Kantendetektion mittels Residuenanalyse Moment-basierte Kantendetektion Regionenbasierte Segmentierung: Algorithmische Paradigmen Split-and-Merge Regionenexpansion Clusteranalyse Sonstige Ansätze Segmentierung in planare Flächen '

5 XII Inhaltsverzeichnis Split-and-Merge basierend auf Quadtree Split-and-Merge basierend auf Delaunay-Triangulation Clustering in planare Strukturen Gruppierung der Abtastzeilen Segmentierung in gekrümmte Flächen Split-and-Merge Verfahren Clusteranalyse Iterative Oberflächenapproximation von variablem Grad Hypothese-Verifikations-Verfahren Detektion von Rotationsflächen Flächenklassifikation Ebenentest Unterscheidung zwischen quadratischen Flächen Bestimmung der Flächenparameter Modellbasierte Flächenklassifikation Vergleich von Segmentierungsmethoden Symbolische Szenenbeschreibung Literaturhinweise Objekterkennung Aufteilung der Szene Lokale Zuordnung: Konsistenzbedingungen Gerichtete Geraden Flächen Globale Zuordnung: Korrespondenzanalyse Diskrete Relaxation Maximale Cliquen Baumsuche Partielle Baumsuche Suche in indexierten Tabellen Akkumulation im Transformationsraum Maßnahmen zur Effizienzsteigerung 262

6 Inhaltsverzeichnis XIII 8.4 Globale Zuordnung: Verifikation Merkmalsbasierte Verifikation Bildbasierte Verifikation Ausdehnung der Objekthypothesen Bewertung und Annahme der Objekthypothesen Transformationsbestimmung Verkettung elementarer Transformationen Getrennte Bestimmung von Rotation und Translation Kombinierte Bestimmung von Rotation und Translation Indexierung Modellgenerierung Literaturhinweise Anwendungen Formprüfung Sortieren von Objekten Sortieren nach der Objekterkennung Sortieren von unbekannten Objekten Navigation autonomer Fahrzeuge Analyse von Gesichtsbildern Lokalisieren von Gesichtsmerkmalen Gesichtserkennung Literaturhinweise 313 A Mathematische Morphologie 315 B Tiefenbildsammlungen 319 Literaturverzeichnis 325 Sachverzeichnis 356