Overview

Wahrend nahezu alle hoheren Lebewesen Sichtsysteme zur Erfassung von Bewe- gungsvorgangen besitzen, steckt die Entwicklung entsprechender technischer Sichtsysteme noch in den Anfangen. Modeme Roboter, oder Transportsysteme wie z.B. Land- und Luftfahrzeuge, sind noch weitgehend blind; es existie- ren praktisch keine Sichtsysteme, die diesen technischen ""Lebewesen"" erlauben warden, eine naturliche Umwelt visuell zu erfassen, und ihre Be- wegungen in dieser Umwelt kontrolliert und zielgerichtet zu steuem. Allerdings onnten auf dem Gebiet der ""digitalen Bildverarbeitung"" schon wesentliche Entwicklungserfolge erzielt werden, unter Verwendung von Vi- deokameras als ""Augen"" und Computem als ""Gehirn"" es existieren heute Systeme zur Erfassung klar strukturierter industrieller Szenen, die Ein- zelbilder oder langsame Video-Bildfolgen im Minuten- oder gar Sekundentakt auswerten konnen. Aber die Erkennung von Bewegungen in Bildfolgen in einer Geschwindigkeit, die z.B. Steuerungsaufgaben wie das Fuhren eines Kraft- fahrzeuges in einer naturlichen Umgebung erlauben warde, ist mit diesen Systemen bislang nicht moglich. Dieser Aufgabenstellung ist das vorliegende Buch gewidmet. Es wird ein Verfahren vorgestellt, das die Erfassung von Bewegungsvorgangen in konti- nuierlichen (Video-)Bildfolgen in ""Echtzeit"" erlaubt; unter Echtzeit wer- den hierbei Verarbeitungsgeschwindigkeiten im Bereich menschlicher Reak- tionszeiten verstanden. Damit wird eine Weiterverarbeitung der gewonnenen Bewegungsinformation ermoglicht, z.B. zur LOsung der oben erwahnten Steu- erungsaufgaben. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren der digitalen (Einzel-) Bildverarbeitung wird bei diesem Verfahren nicht versucht, jedes Bild einer Bildfolge auszuwerten und zu interpretieren; vielmehr werden rech- nerinteme Raum/Zeit Modelle durch eine rekursive Filterung schneller Video-Bildfolgen mit der beobachteten, bewegten Szene in Einklang ge- bracht.

Full Product Details

Author:   Hans-Joachim Wünsche
Publisher:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. KG
Imprint:   Springer-Verlag Berlin and Heidelberg GmbH & Co. K
Volume:   20
Dimensions:   Width: 17.00cm , Height: 1.20cm , Length: 24.40cm
Weight:   0.389kg
ISBN:  

9783540501404

ISBN 10:   3540501401
Pages:   201
Publication Date:   22 September 1988
Audience:   Professional and scholarly ,  Professional & Vocational
Format:   Paperback
Publisher's Status:   Active
Availability:   Out of stock  
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Language:   German

Table of Contents

1. Einleitung.- 1.1 Einfuhrung.- 1.2 Ansatze zur Erfassung und Steuerung von Bewegungen durch sehende Rechner: Stand der Technik.- 1.2.1 Erfassung von Bewegungen durch Verarbeitung weniger Einzelbilder: differenzierende Verfahren.- 1.2.2 Rekursive Schatzung der Bewegung aus Bildfolgen unbegrenzter Dauer: integrierende Verfahren.- 1.2.3 Steuerung von Bewegungen mobiler Roboter und von Fahrzeugen durch visuelle Information.- 1.3 Aufbau der Arbeit.- 2. Der systemdynamische Ansatz zur Erfassung und Steuerung von Bewegungen durch Rechnersehen.- 2.1 UEbersicht: Orientierungsphase und Echtzeitphase.- 2.1.1 Die Orientierungsphase.- 2.1.2 Die Echtzeitphase.- 2.2 Das Bildverarbeitungssystea zur Merkmalextraktion.- 2.3 Das dynamische Modell.- 2.4 Das geometrische Abbildungsmodell.- 2.5 Korrektur der Modellvorstellungen durch rekursive Bilddatenfilterung.- 2.6 Erkennung von Stoerungen und Verdeckungen.- 2.7 Merkmalselektion.- 2.8 Bewegungssteuerung durch Rechnersehen.- 3. Automatische Steuerung eines Luftkissenfahrzeums in drei Bevegungsfreiheitsaraden durch Auswertung visueller Information.- 3.1 Die Aufgabenstellung.- 3.2 Die Luftkissenfahrzeug-Versuchsanlage.- 3.2.1 Das Luftkissenfahrzeug.- 3.2.2 Die Antennenanlagen zur Positionsbestimmung.- 3.2.3 Das dynamische Modell der Fahrzeugbewegung in geodatischen Koordinaten.- 3.2.4 Das Laufkatzensystem.- 3.3 Missionsablauf.- 3.4 Merkmaleztraktion.- 3.4.1 Verfolgung vertikaler Stabe.- 3.4.2 Verfolgung von Ecken.- 3.4.3 Bestimmung maximal zulassiger Relativgeschwindigkeiten.- 3.5 Echtzeitphase: Erfassung und Steuerung der Luftkissenfahrzeugbewegung durch Rechnersehen.- 3.5.1 Das dynamische Modell zur Bewegungspradiktion.- 3.5.2 Das geometrische Abbildungsmodell.- 3.5.2.1 Das geometrische Modell der Szene.- 3.5.2.2 Die perspektivischen Abbildungsgesetze.- 3.5.2.3 Vereinfachte Abbildungsgleichungen und Fehlerabschatzung.- 3.5.3 Korrektur der Modellvorstellungen durch visuelle Information.- 3.5.3.1 Der erweiterte vollstandige Beobachter.- 3.5.3.2 Kalman Filter Rekursion.- 3.5.3.3 Gauss-Markov-Schatzung mit quasistationarer Nachfilterung.- 3.5.3.4 Kalman Filter mit sequentieller Innovation.- 3.5.3.5 Kalman Filter mit UDUT - faktorisierter Kovarianzmatrix.- 3 5.4 Situationsgerechte Reaktion auf optische Stoerungen.- 3.5 4 1 Erste Datenfilterung und Stoerungserkennung durch Faktenwissen.- 3.5.4.2 Stoerungserkennung anhand von vertrauensbehafteten Bewegungsanalysen.- 3.5.4.3 Die untere Entscheidungsebene: erfahrungsbasierte Reaktionen auf optische Stoerungen.- 3.5.4.4 Die obere Entscheidungsebene.- 3.5.5 Merkmalselektion.- 3.5.5.1 Sichtbarkeitsanalyse.- 3.5.5.2 Erkennbarkeitsanalyse.- 3.5.5.3 Vollstandige Merkmalselektion.- 3.5.5.4 Sequentielle Merkmalselektion.- 3.5.5.5 Merkmalselektion wahrend einer typischen Mission.- 3.5.5.6 Wahl und Skalierung der Zustandsgroessen.- 3.5.6 Zeitlicher Programmablauf, Rechen- und Totzeiten.- 3.5.7 Dreipunktregler zur Bewegungssteuerung.- 3.5.7.1 Dreipunktregler zur sicheren Bahnregelung.- 3.5.7.2 Stoergroessenadaptiver Dreipunktregler mit Berucksichtigung von Totzeiten.- 3.6 Orientierungs- und Initialisierungsphase.- 3.6.1 Kamerakalibrierung.- 3.6.2 3D-Objekterkennung.- 3.6.2.1 Suche nach Merkmalen und Objekthypothesen.- 3.6.2.2 Erste Relativlageschatzung und Nachiteration.- 3.6.2.3 Verifikation der Objekterkennung.- 3.6.2.4 Diskussion.- 3.7 Resultate und Diskussion.- 3.7.1 Verlauf der Bewegungszustandsgroessen fur eine typische Mission.- 3.7.2 Groessere optische Stoerungen.- 4. Zusammenfassung.- 5. Literatur.- A.1 Beschleunigungskrafte und -momente.- A.2 Berechnung des diskreten Zustandsraummodells.- A.2a Diskretes Modell der Fahrzeugbewegung in geodatischen Koordinaten.- A.2b Diskretes Modell der Laufkatzenbewegung.- A.2c Diskretes Modell der Fahrzeugbewegung in andockpartnerfesten Polarkoordinaten.- A.3 Die Abbildungsgleichungen und deren Jacobische Matrix.- A.4 Algorithmen zur vektoriellen und sequentiellen Innovation.- A.5 Kovarianzen der Schatzfehler des Gauss-Markov Schatzwertes.- A.6 Parameter der Dreipunktregler.- A.7 Bewertungszahl fur die Objekterkennung.- A.8 Zur Relativlageverifikation.- A.9 Struktur des Echtzeit-Programmsystems, ausgewahlte Quellcodes.

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