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HS Robot Vision: Stereosehen
WS 1998/99
Prof. Dr. B. Radig
Raum: Seminarraum 128
Zeit: DO, 16:00 - 18:00
Adresse: Technische Universität München
Lehrstuhl für Informatik IX
Orleansstr. 34, D-81667 München
E-Mail: Dr. Stefan Lanser (lanser@in.tum.de)
> Inhalt  
> Die Robotik hat sich in den letzten Jahren immer neue Anwendungsgebiete erschlossen. Ursprünglich nur im industriellen Umfeld im Einsatz, übernehmen heute stationäre und mobile Roboter vielfältige Aufgaben in medizinischen Anwendungen, für Serviceaufgaben oder im Überwachungsbereich. Bildgebende Sensoren (insbesondere Videokameras) spielen dabei neben entfernungsgebenden Sensoren (Ultraschallsensoren, Laserscanner etc.) eine immer größere Rolle.
> Im Rahmen dieses Hauptseminars wird ein Teilaspekt der Bildverarbeitung in diesem Kontext näher untersucht: Das Stereosehen, d.h. die Auswertung von zwei oder mehr Videobildern einer Szene zur Gewinnung von 3D-Information. Dies ist ein wesentlicher Schritt bei der Exploration unbekannter Umgebungen (konkret bei der Generierung von 3D Modellen), aber auch einer von verschiedenen Ansätzen zur 3D Objekterkennung.
Im engeren Sinne versteht man unter Stereosehen die Auswertung zweier Bilder einer Szene, die gleichzeitig von zwei Kameras aufgenommen wurden, die etwas versetzt zueinander angebracht sind (und deren relative räumliche Lage in der Regel fest und bekannt ist). Wir werden jedoch eine verallgemeinerte Aufgabenstellung betrachten: Die Auswertung von zwei oder mehr Bildern einer Szene, die von verschiedenen Betrachtungsblickwinkeln aus aufgenommen wurden, ohne jedoch in allen Fällen vorauszusetzen, daß die relative räumliche Lage der Kameras (oder die relative Bewegung einer einzelnen Kamera zwischen zwei Aufnahmezeitpunkten bekannt ist). Mit dieser Verallgemeinerung lassen sich eine weitaus größere Klasse von Problemen handhaben.
> Das wesentliche mathematische Fundament all dieser multiple view problems ist die sogenannte Epipolargeometrie. Sie beschreibt den geometrischen Zusammenhang zwischen korrespondierenden Punkten in Bildern derselben 3D-Szene (aufgenommen von verschiedenen Blickwinkeln). In den ersten Referaten im Rahmen dieses Hauptseminars wird daher die Epipolargeometrie und die Bestimmung der epipolargeometrischen Zusammenhänge zwischen Bildern näher untersucht. Hauptliteraturquelle ist dafür das Buch
G. Xu und Z. Zhang
"Epipolar Geometry in Stereo, Motion, and Object Recognition", Kluwer Academic Publishers, 1996.
Im Zweiten Teil des Hauptseminars werden dann exemplarisch einige typische Problemstellungen und -lösungen aus dem Bereich Stereosehen an Hand entsprechender Veröffentlichungen untersucht.

> Themen   Die Themenvergabe ist noch im Gange (entsprechende Präferenzen bitte per e-mail an lanser@in.tum.de).  
> (1) Kameramodelle und Grundlagen der Epipolargeometrie (17.12.98)
>Lochkamera >Perspektivische und affine Projektion >Fundamentalmatrix und Epipolargleichung >Linsenverzerrungen >Anwendung: Stereo, Motion, Objekterkennung
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 2 und 5
Vortragende: Manuela Scherer
Ausarbeitung, Vortragsfolien
> (2) Bestimmung der Epipolargeometrie aus Punktkorrespondenzen bei affiner Projektion (14.1.99)
>Verschiedene analytische und iterative Ansätze >Unsicherheitsabschätzung >Cluster-Techniken zur Bestimmung von Epipolargleichungen
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 3.2 und 3.3
Vortragender: Markus Pögl
Ausarbeitung
> (3) Bestimmung der Epipolargeometrie aus Punktkorrespondenzen bei perspektivischer Projektion (21.1.99)
>Verschiedene analytische und iterative Ansätze >Robuste Schätzung >Unsicherheitsabschätzung
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 3.1
Vortragender: Marcus Hager
Ausarbeitung
> (4) Projektive und affine Rekonstruktion (28.1.99)
>3D-Rekonstruktion bei bekannter Epipolargeometrie
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 3.4 und 3.5
Vortragender: Farid Al-Debes
Ausarbeitung
> (5) Epipolargeometrie aus Liniensegmenten
>Liniensegmente statt Punktmerkmalen >Zwei oder drei Bilder (views)
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 4
> (6) Korrespondenzsuche nach Xu und Zhang (4.2.99)
>Problem: Zuordnung von Bildmerkmalen in mehreren Bildern >Korrelationstechniken >Elimination von Mehrdeutigkeiten >Einsatz der Epipolargeometrie
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 6
Vortragender: Veit Lorenz
Ausarbeitung
> (7) Objekterkennung und Behandlung mehrerer Objekte
>Unterschiedliche Bewegungen in der Szene >Segmentation >Modellbasierte Objekterkennung
Literatur: Xu/Zhang, Kapitel 7 und 8
> (8) 3D-Rekonstruktion von Gebäuden (11.2.99)
>Verwendung mehrerer Bilder >Modellbasierte Verifikation der Korrespondenzen
> (9) Stereoauswertung von unkalibrierten Videosequenzen
>Anwendung: Das Wembley Tor >Projektive Geometrie: Die mathematisch elegantere Handhabung epipolargeometrischer Zusammenhänge
> Sonstiges  
> Erster Vortragstermin: 17.12.98
> Merkblatt zur Gestaltung eines Seminarvortrags
> Latex-Einführung:
> Das Dschungelbuch (Gross,Rubach) und/oder > The Not so Short Introduction to Latex 2e (Oetiker et al.) > Für ein tieferes Verständnis von Latex: H. Kupka, Latex Einführung, Band 1, Addison-Wesley.
> Weitere Informationen:
> Dr. Stefan Lanser (lanser@in.tum.de)

Dr. Stefan Lanser Last modified: Mon Jul 3 14:40:40 MET DST 2000