Technische Universität Ilmenau

Acquisition and Processing of 3D Data - Modultafeln of TU Ilmenau

The module lists provide information on the degree programmes offered by the TU Ilmenau.

Please refer to the respective study and examination rules and regulations for the legally binding curricula (Annex Curriculum).

You can find all details on planned lectures and classes in the electronic university catalogue.

Information and guidance on the maintenance of module descriptions by the module officers are provided at Module maintenance.

Please send information on missing or incorrect module descriptions directly to modulkatalog@tu-ilmenau.de.

module properties Acquisition and Processing of 3D Data in degree program Master Informatik 2009
module number239
examination number2200101
departmentDepartment of Mechanical Engineering
ID of group 2362 (Quality Assurance and Industrial Image Processing)
module leader Dr. Rico Nestler
term summer term only
languageDeutsch
credit points4
on-campus program (h)34
self-study (h)86
obligationelective module
examwritten examination performance, 60 minutes
details of the certificate

schriftliche Prüfung  60 min, mündliches Prüfungsgespräch nach Vereinbarung

alternative examination performance due to COVID-19 regulations incl. technical requirements
signup details for alternative examinations
maximum number of participants
previous knowledge and experience

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

learning outcome

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.

content

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.

media of instruction and technical requirements for education and examination in case of online participation

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/

literature / references

siehe Rubrik Literatur in der Fachbeschreibung auf der FG-Webseite

evaluation of teaching

Pflichtevaluation:

Freiwillige Evaluation:

SS 2014 (Vorlesung)

SS 2015 (Vorlesung, Übung)

SS 2016 (Vorlesung, Übung)

SS 2017 Vorlesung, Übung)

Hospitation: