Erfassung und Verarbeitung von 3D-Daten - Interaktive Studienpläne der TU Ilmenau

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

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.

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.

Präsenz-Veranstaltungen

oder falls Präsenzveranstaltungen nicht möglich

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

siehe Rubrik Literatur in der Fachbeschreibung auf der FG-Webseite

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung

Dr. Rico Nestler

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung