Technische Universität Ilmenau

Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten - Modultafeln der TU Ilmenau

Die Modultafeln sind ein Informationsangebot zu den Studiengängen der TU Ilmenau.

Die rechtsverbindlichen Studienpläne entnehmen Sie bitte den jeweiligen Studien- und Prüfungsordnungen (Anlage Studienplan).

Alle Angaben zu geplanten Lehrveranstaltungen finden Sie im elektronischen Vorlesungsverzeichnis.

Informationen und Handreichungen zur Pflege von Modulbeschreibungen durch die Modulverantwortlichen finden Sie unter Modulpflege.

Hinweise zu fehlenden oder fehlerhaften Modulbeschreibungen senden Sie bitte direkt an modulkatalog@tu-ilmenau.de.

Modulinformationen zu Modulnummer 239 - allgemeine Informationen
Modulnummer239
FakultätFakultät für Maschinenbau
Fachgebietsnummer2362 (Qualitätssicherung und Industrielle Bildverarbeitung)
Modulverantwortliche(r) Dr. Rico Nestler
SpracheDeutsch
TurnusSommersemester
Vorkenntnisse

Gute Kenntnisse in Physik, Mathematik sowie Informations- bzw. Nachrichtentechnik sind hilfreich.

Sehr empfohlen

Grundlagen der Bildverarbeitung und Mustererkennung (Bildverarbeitung 1)

Grundlagen der Farbbildverarbeitung (Bildverarbeitung 2)

Systemtechnik und Systemtheorie der Bildverarbeitung

Lernergebnisse und erworbene Kompetenzen

Der Studierende erhält einen umfassenden Überblick zu Verfahren der Rekonstruktion von Objektoberflächen oder zur Abstandsanalyse ausgewählter Szenen-/Objektpunkte in dreidimensionalen Szenen. Dabei werden die systemtechnischen Aspekte, die theoretischen Grundlagen sowie die Methoden / Verfahren zur Ableitung räumlich, geometrischer Szeneninformationen aus digitalen Bildern diskutiert.

Aufbauend auf den vermittelten Inhalten ist der Studierende befähigt, sein Wissen in konkreten Anwendungen in einem der oben genannten Felder einzusetzen bzw. im Rahmen weiterer Vorlesungen zur angewandten Bildverarbeitung an der TU Ilmenau auszubauen und zu spezialisieren.

Inhalt

Die Veranstaltung Grundlagen der 3D-Bildverarbeitung (Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten) widmet sich technischen Ansätzen zur Gewinnung von Tiefeninformationen, den dabei erforderlichen Datenverarbeitungsaspekten. Der Schwerpunkt liegt auf optischen Ansätzen zur 3D-Datenerfassung, den zugehörigen systemtechnischen Realisierungen, den notwendigen theoretischen Grundlagen sowie Methoden / Verfahren der (Bild)Datenverarbeitung. 

Mögliche Anwendungsgebiete dieser Techniken sind heutzutage sehr vielfältig und weit verbreitet, z.B. computergrafische Modellierungen dreidimensionaler Objekte (Reverse Engineering), Abstandsmessungen in selbstfahrenden Fahrzeugen oder zur Fahrerassistenz, Oberflächeninspektionen oder Prüfungen auf Maßhaltigkeit in der Qualitätssicherung, Lageschätzungen oder Hindernislokalisierung in der Robotik bzw. der Sicherheitstechnik. Verfahren zur Gestaltsrekonstruktion beinhalten in starkem Maße Elemente und Techniken der klassischen Bildverarbeitung. Genauso sind zur Erfüllung von Erkennungsaufgaben mit monokularer Bildverarbeitung heutzutage zunehmend 3D-Aspekte zu berücksichtigen.

Die Verarbeitungsaspekte zur Gewinnung der 3D-Information werden in der Vorlesung ansatzbezogen diskutiert. Die ausführliche Darstellung des klassischen Verfahrens der Stereo- und Multikamera-Vision wird durch aktuelle Ansätze, wie die Weißlichtinterferometrie, die Fokusvariation oder das Time of Flight-Prinzip ergänzt. Die Veranstaltung schließt im Grundlagenteil wichtige systemtechnische, optische und geometrische Gesetzmäßigkeiten von Bildaufnahmeprozessen sowie Grundzüge der projektiven Geometrie ein.

Vorlesungsinhalte

  • Einleitung
    • Historische und wahrnehmungsphysiologische Aspekte der 3D-Erfassung
    • Überblick zu technischen Grundansätzen zur optischen 3D-Erfassung
  • Grundlagen
    • Algebraische Beschreibung von geometrischen Transformationen, Abbildungen und Messanordnungen
    • Optische Grundlagen
  • Binokularer / multiokularer inkohärent optischer Ansatz zur 3D-Erfassung
    • Primärdatenaufbereitung
    • Tsai-Modellierung von Messkameras
    • Polynokulare Messanordnungen und -systemkalibrierung
    • Musterprojektion und Verfahren mit strukturiertem Licht
    • Anwendungen
    • Verfahren der 3D-Bildverarbeitung
      • Korrespondenzsuche in Bildern: Constraints und Algorithmen
      • Verfahren zum subpixelgenaues Erfassen von Strukturorten
  • Monokular inkohärent optische Verfahren zur 3D-Erfassung / 3D-Aspekte der Bildverarbeitung
    • Depth from -Motion, -Shading, -Texture, -Fokus: Prinzipien und Randbedingungen der praktischen Anwendung, Verfahren zur Umsetzung
  • Praxisrelevante weitere Ansätze zur 3D-Erfassung

 Die Veranstaltung ist begleitet von Übungen bzw. Exkursionen, in denen Vorlesungsinhalte nachbereitet und vertieft diskutiert werden.

Medienformen und technische Anforderungen bei Lehr- und Abschlussleistungen in elektronischer Form

Präsenz-Veranstaltungen

oder falls Präsenzveranstaltungen nicht möglich

Webex (browserbasiert) oder Webex (Applikation), technische Anforderungen: Kamera für Videoübertragung (720p/HD), Mikrofon, Internetverbindung (geeignet ist für HD-Audio und -Video-Übertragung: 4 MBit/s), Endgerät, welches die technischen Hardware/Software-Voraussetzungen der benötigten Software (Webbrowser Internet Explorer, Mozilla Firefox, Safari oder Chrome bzw. Webex-Meeting-Applikation) erfüllt

Moodle-Kurs: Elektronisches Vorlesungsskript "Grundlagen der 3D-Bildverarbeitung (Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten)", Übungsunterlagen, ergänzende Materialien http://vision.middlebury.edu/stereo/

Literatur

siehe Rubrik Literatur in der Fachbeschreibung auf der FG-Webseite

Lehrevaluation

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

SS 2014 (Vorlesung)

SS 2015 (Vorlesung, Übung)

SS 2016 (Vorlesung, Übung)

SS 2017 Vorlesung, Übung)

Hospitation:

Spezifik Referenzmodul
ModulnameErfassung und Verarbeitung von 3D-Daten
Prüfungsnummer2200101
Leistungspunkte5
SWS3
Präsenzstudium (h)33.75
Selbststudium (h)116.25
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 60 Minuten
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur), schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur) in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

alternativ Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung,  Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Master Ingenieurinformatik 2009, Master Ingenieurinformatik 2014
ModulnameErfassung und Verarbeitung von 3D-Daten
Prüfungsnummer2200449
Leistungspunkte
Präsenzstudium (h)
Selbststudium (h)
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlusskeiner
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur), schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur) in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

alternativ Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung,  Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Master Medientechnologie 2009, Master Informatik 2009, Master Medientechnologie 2013
ModulnameErfassung und Verarbeitung von 3D-Daten
Prüfungsnummer2200101
Leistungspunkte4
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)86
VerpflichtungPflichtmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 60 Minuten
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur), schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur) in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

alternativ Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung,  Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl
Spezifik im Studiengang Master Informatik 2009
ModulnameErfassung und Verarbeitung von 3D-Daten
Prüfungsnummer2200101
Leistungspunkte4
Präsenzstudium (h)34
Selbststudium (h)86
VerpflichtungWahlmodul
Abschlussschriftliche Prüfungsleistung, 60 Minuten
Details zum Abschluss

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung

Alternative Abschlussform aufgrund verordneter Corona-Maßnahmen inkl. technischer Voraussetzungen

schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur), schriftliche Aufsichtsarbeit (Präsenz-Klausur) in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

alternativ Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung,  Prüfungsgespräch (mündliche Abschlussleistung in Distanz entsprechend § 6a PStO-AB

Anmeldemodalitäten für alternative PL oder SL
max. Teilnehmerzahl