Dreidimensionales Computersehen

1 Einleitung.- 1.1 Bildanalyse.- 1.2 Gewinnung und Analyse von Tiefenbildern.- 1.3 Aufbau des Buches.- 1.4 Allgemeine Literaturhinweise.- 2 Stereoverfahren zur Tiefenbestimmung.- 2.1 Prinzipielles Vorgehen beim Stereosehen.- 2.2 Stereogeometrie.- 2.2.1 Standard-Stereogemetrie.- 2.2.2 Kalibrierung der Stereogeometrie.- 2.3 Zuordnungsmerkmale.- 2.4 Zuordnungseinschränkungen für die Korrespondenzanalyse.- 2.5 Zuordnungsverfahren.- 2.5.1 Korrelationsverfahren.- 2.5.2 Relaxation.- 2.5.3 Dynamische Programmierung.- 2.6 Sonstige Stereoverfahren.- 2.6.1 Aktives Stereo.- 2.6.2 Trinokulares Stereo.- 2.6.3 Axiales Stereo.- 2.7 Literaturhinweise.- 3 Auswertung monokularer Tiefenhinweise.- 3.1 Form aus Schattierung.- 3.1.1 Rekonstruktion der Flächennormalen.- 3.1.2 Rekonstruktion der Tiefe.- 3.1.3 Photometrisches Stereo.- 3.1.4 Tiefenbestimmung aus Nadeldiagramm.- 3.2 Form aus Textur.- 3.3 Literaturhinweise.- 4 Aktive Tiefengewinnung.- 4.1 Laufzeitverfahren.- 4.1.1 Eigenschaften der Signale.- 4.1.2 Direkte Messung der Laufzeit.- 4.1.3 Laufzeitmessung durch Amplitudenmodulation.- 4.1.4 Laufzeitmessung mit Frequenzmodulation.- 4.1.5 Transformation ins kartesische Koordinatensystem.- 4.2 Triangulationsverfahren.- 4.2.1 Projektion von Lichtstrahlen.- 4.2.2 Projektion von Lichtebenen.- 4.2.3 Codierter Lichtansatz.- 4.2.4 Farbcodierte Projektion.- 4.2.5 Projektion binärer Muster.- 4.2.6 Triangulation mit zwei Kameras.- 4.2.7 Tiefenberechnung bei der Lichtebenenprojektion.- 4.2.8 Kalibrierung.- 4.2.9 Diskussion und Vergleich.- 4.3 Form aus strukturiertem Licht.- 4.4 Literaturhinweise.- 5 Vorverarbeitung.- 5.1 Glättung.- 5.1.1 Klassische Glättungsoperatoren.- 5.1.2 Morphologische Glättung.- 5.1.3 Gaußsche Glättung.- 5.1.4 Binomialfilterung.- 5.1.5 Adaptive Glättung.- 5.1.6 Vergleich von Glättungsmethoden.- 5.2 Störungsabschätzung und Schwell Wertbestimmung.- 6 Bestimmung charakteristischer Flächenmerkmale.- 6.1 Grundlagen der Differentialgeometrie.- 6.1.1 Räumliche Kurven.- 6.1.2 Flächen.- 6.1.3 Digitale Berechnung der Flächenmerkmale.- 6.2 Numerische Berechnung der Flächenmerkmale.- 6.3 Analytische Berechnung der Flächenmerkmale.- 6.3.1 Lineare Regression.- 6.3.2 Approximation mittels orthogonaler Polynome.- 6.3.3 Approximation durch Eigenvektoren.- 6.4 Robuste Flächenapproximation.- 6.4.1 Selektive Flächenapproximation.- 6.4.2 Methoden aus der robusten Statistik.- 6.5 Literaturhinweise.- 7 Segmentierung.- 7.1 Kantenbasierte Segmentierung.- 7.1.1 Ableitungsbasierte Kantendetektion.- 7.1.2 Kantendetektion mittels morphologischer Residuenanalyse.- 7.1.3 Kantendetektion mittels Residuenanalyse.- 7.1.4 Moment-basierte Kantendetektion.- 7.2 Regionenbasierte Segmentierung: Algorithmische Paradigmen.- 7.2.1 Split-and-Merge.- 7.2.2 Regionenexpansion.- 7.2.3 Clusteranalyse.- 7.2.4 Sonstige Ansätze.- 7.3 Segmentierung in planare Flächen.- 7.3.1 Split-and-Merge basierend auf Quadtree.- 7.3.2 Split-and-Merge basierend auf Delaunay-Triangulation.- 7.3.3 Clustering in planare Strukturen.- 7.3.4 Gruppierung der Abtastzeilen.- 7.4 Segmentierung in gekrümmte Flächen.- 7.4.1 Split-and-Merge Verfahren.- 7.4.2 Clusteranalyse.- 7.4.3 Iterative Oberflächenapproximation von variablem Grad.- 7.4.4 Hypothese-Verifikations-Verfahren.- 7.5 Detektion von Rotationsflächen.- 7.6 Flächenklassifikation.- 7.6.1 Ebenentest.- 7.6.2 Unterscheidung zwischen quadratischen Flächen.- 7.6.3 Bestimmung der Flächenparameter.- 7.6.4 Modellbasierte Flächenklassifikation.- 7.7 Vergleich von Segmentierungsmethoden.- 7.8 Symbolische Szenenbeschreibung.- 7.9 Literaturhinweise.- 8 Objekterkennung.- 8.1 Aufteilung der Szene.- 8.2 Lokale Zuordnung: Konsistenzbedingungen.- 8.2.1 Gerichtete Geraden.- 8.2.2 Flächen.- 8.3 Globale Zuordnung: Korrespondenzanalyse.- 8.3.1 Diskrete Relaxation.- 8.3.2 Maximale Cliquen.- 8.3.3 Baumsuche.- 8.3.4 Partielle Baumsuche.- 8.3.5 Suche in indexierten Tabellen.- 8.3.6 Akkumulation im Transformationsraum.- 8.3.7 Maßnahmen zur Effizienzsteigerung.- 8.4 Globale Zuordnung: Verifikation.- 8.4.1 Merkmalsbasierte Verifikation.- 8.4.2 Bildbasierte Verifikation.- 8.4.3 Ausdehnung der Objekthypothesen.- 8.4.4 Bewertung und Annahme der Objekthypothesen.- 8.5 Transformationsbestimmung.- 8.5.1 Verkettung elementarer Transformationen.- 8.5.2 Getrennte Bestimmung von Rotation und Translation.- 8.5.3 Kombinierte Bestimmung von Rotation und Translation.- 8.6 Indexierung.- 8.7 Modellgenerierung.- 8.8 Literaturhinweise.- 9 Anwendungen.- 9.1 Formprüfung.- 9.2 Sortieren von Objekten.- 9.2.1 Sortieren nach der Objekterkennung.- 9.2.2 Sortieren von unbekannten Objekten.- 9.3 Navigation autonomer Fahrzeuge.- 9.4 Analyse von Gesichtsbildern.- 9.4.1 Lokalisieren von Gesichtsmerkmalen.- 9.4.2 Gesichtserkennung.- 9.5 Literaturhinweise.- A Mathematische Morphologie.- B Tiefenbildsammlungen.