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Korrespondenzanalyse zur 3D Szenen- und Bewegungsrekonstruktion

Die Rekonstruktion von 3D Informationen einer aufgenommenen Szene ist für viele Anwendungsfälle interessant. So kann bei Kenntnis dieser Informationen etwa ein aufgenommenes Objekt mit einem 3D Drucker repliziert werden, oder eine aufgenommene Szene zur Generierung einer virtuellen Umgebung verwendet werden. Auch die Kenntnis der dreidimensionalen Bewegung eines aufgenommenen Objektes kann für bestimmte Anwendungsfälle hilfreich sein. So können etwa Fahrerassistenzsysteme diese Informationen verwenden, um potenzielle Gefahrenherde zu erkennen.

Anhand der Bildinformationen aus verschiedenen Ansichten einer Szene kann bei Kenntnis der Aufnahmeparamater auf eine 3D Position der Bildpunkte geschlossen werden. Es ist somit möglich, eine 3D-Rekonstruktion der aufgenommenen Szene zu berechnen. Dazu ist es notwendig, Bildpunkte, die in mehreren Ansichten sichtbar sind, zu ermitteln und ihren Versatz innerhalb der unterschiedlichen Ansichten zu bestimmen. Bildanalyseverfahren die dies leisten werden als Verfahren zur Korrespondenzanalyse bezeichnen. Eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit ist dabei für den Anwendungsfall der 3D-Rekonstruktion genauso notwendig wie die Fähigkeit, auch große Distanzen der korrespondierenden Bildpunkte zwischen den einzelnen Ansichten zu bestimmen.

Die am weitesten verbreitete Möglichkeit zur Aufnahme von Bildsequenzen unter Berücksichtigung der Tiefeninformationen ist die Aufnahme mit einem Stereo-Kamerasystem. Bei den dabei erzeugten Stereosequenzen beschränkt sich die Korrespondenzanalyse zur 3D-Szenenrekonstruktion auf zwei Ansichten. Wenn eine bewegte Szene aufgenommen wird, kann durch ähnlich arbeitende Analyseverfahren auch die Bewegungsinformation innerhalb der einzelnen Ansichten ermittelt werden. Bei zusätzlicher Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der Tiefeninformation kann für jeden ermittelten 3D Punkt, der in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Bildpaaren sichtbar ist, eine 3D-Bewegung berechnet werden. Es ist somit möglich, unter Verwendung von Verfahren zur Korrespondenzanalyse sowohl die dreidimensionale Szene als auch die 3D-Bewegung innerhalb der Szene zu rekonstruieren.

Innerhalb dieses Projektes werden Verfahren zur Korrespondenzanalyse in Hinblick auf ihre Eignung für den Anwendungsfall der 3D Szenen- und Bewegungsrekonstruktion untersucht und bewertet. Auf Basis der Auswertungsergebnisse wird ein optimiertes Verfahren zur Korrespondenzanalyse entworfen.

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Kontakt

M.Sc. Christian Brauers