Stereo. Korrespondenzproblem -> Disparitätenkarte

Transkript

1 Problem Stereo Leite die 3D Struktur einer Szene von zwei oder mehreren Ansichten von unterschiedlichen Blickwinkeln ab. 2 Unterprobleme: Korrespondenzproblem -> Disparitätenkarte Ähnlichkeit statt Identität Verdeckungsproblem: einige Teile in einer Szene sind nur von einem Auge aus sichtbar Rekonstruktion Kalibrierungsfragen Digitale Bildverarbeitung DHBW Stuttgart S. Gehrig / 2014 Folie 12

2 Stereo Stereo Geometrie - Epipolare Geometrie einfacher Fall: achsenparalleles Stereo Korrespondenzproblem Korrelation Merkmale S. Gehrig / 2014 Folie 13

3 Beispiel 3D?? S. Gehrig / 2014 Folie 14

4 Epipolare Geometrie Epipolare Fläche Basislinie Epipole Epipolare Linien Folie 15

5 Epipolare Randbedingungen Potenzielle Zugehörigkeiten ( Matches ) von p liegen auf der korrespondierenden Epipolaren Gerade l. Potenzielle Zugehörigkeiten von p liegen auf der korrespondierenden Epipolaren Gerade l. Folie 16

6 Einfaches Stereo - Disparitätsgleichung Stereo system mit parallelen optischen Achsen x P(x,y,z) Disparität: D = u l - u r z = f B D Bildebene f = Brennweite z p l (u l,v l ) Bildebene pr(u r,v r ) f = Brennweite Optisches Zentrum O l linke Kamera B = Basisbreite Optisches Zentrum O r rechte Kamera Folie 17

7 Vermessungsgenauigkeit Vermessungsgenauigkeit und Basisbreite große Basisbreite die Bereichsabdeckung wird geringer bessere Tiefenauflösung das Korrespondenzproblem wird schlimmer, Bilder werden ungleicher, Verdeckungen treten vermehrt auf Vermessungsgenauigkeit und Tiefe je näher der Punkt, desto besser die Tiefenmessung Folie 18

8 Vermessungsbereich Abdeckungsbereich links rechts Folie 19

9 Vermessungsbereich Abdeckungsbereich links rechts Folie 20

10 Vermessungsbereich θ Abdeckungsbereich Fixierpunkt links rechts Folie 21

11 Vermessungsgenauigkeit Absoluter Fehler 2 z dz = dd f B Relativer Fehler dz z = dd Z f B dz 1 dz 2 z 2 z 1 O l O r Folie 22

12 Das Korrespondenz Problem Was soll verglichen werden? Merkmale: Punkte, Linien, Regionen, Struktur? Wo werden Korrespondenzen gesucht? entlang Epipolarlinien Wie wird Ähnlichkeit gemessen? korrelations-basiert Merkmals-basiert Weitergehend: Beleuchtungsänderungen Mehrfachdisparitäten Subpixel-Vermessung Folie 23

13 Korrelationsansatz links (u l, v l ) für jeden Punkt (u j,v j ) im linken Bild, definiere ein Umgebungsfenster Folie 24

14 Korrelationsansatz rechts (u l, v l ) suche den zugehörigen Punkt in einer Suchregion im rechten Bild Folie 25

15 Korrelationsansatz rechts (u r, v r ) du (u l, v l ) die Disparität (du,dv) ist die Verschiebung an der Stelle wo die Korrelation maximal ist. Im Bsp dv=0. Folie 26

16 Was wird verglichen? Korrelationsansatz Bildfenster mit einer festgelegten Größe an jedem Pixel im linken Bild Ähnlichkeitskriterium Eine Maßzahl, die angibt wie ähnlich sich 2 Fenster in den beiden Bildern sind Die Zugehörigkeit (Korrespondenz) resultiert aus der besten Ähnlichkeit innerhalb einer Suchregion. Suchregionen Theoretisch 1-D, entlang der Epipolarlinien und innerhalb des Disparitätenwertebereichs. In der Praxis: etwas größer wegen Kalibrierfehlern Folie 27

17 Vorteile Korrelationsansatz einfache Implementierung dichtes Disparitätsfeld Nachteile langsam Bild muß Textur haben Fenster kann unterschiedliche Disparitäten abdecken Ungenaue Disparitätsmessung and verdeckenden Kanten Click here Folie 28