Rekonstruktion von Trajektorien aus Stereobildfolgen für die Programmierung von Roboterbahnen:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1996
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| Edition: | Als Ms. gedr. |
| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschrittberichte VDI / 10]
448 |
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| adam_text | Titel: Rekonstruktion von Trajektorien aus Stereobildfolgen für die Programmierung von Roboterbahnen
Autor: Ude, Aleš
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VW Dipl.-Ing. Aleš Ude, Bonn Rekonstruktion von Trajektorien aus Stereobildfolgen für die Programmierung von Roboterbahnen Reihe 10: Informatik/ Kommunikationstechnik Nr. 448 VW VERLAG
V Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1.1 Motivation.................................... 1 1.2 Problemstellung................................. 3 1.3 Aufbau und Inhalt der Arbeit......................... 5 2 Grundprobleme der Methode des Roboterprogrammierens durch menschliche Vorführungen 7 2.1 Aspekte der Roboterprogrammierung..................... 7 2.2 Motivation für das Programmieren durch Vormachen............ 11 2.3 Analyse des Programmierens durch Vormachen................ 13 2.3.1 Erfassung von Benutzervorführungen................. 15 2.3.2 Repräsentation einer Benutzervorführung............... 16 2.3.3 Interpretation einer Benutzervorführung............... 18 2.3.4 Stand der Technik ........................... 21 2.4 Zusammenfassung................................ 22 3 Geometrische Rekonstruktion und Bewegungsschätzung aus Stereobildern 24 3.1 Verwendung von Merkmalskorrespondenzen zur Berechnung von Objektlagen 25 3.2 Auswahl geeigneter Merkmale und Extraktionsverfahren .......... 26 3.3 Rekonstruktion von Geradensegmenten.................... 26 3.4 Berechnung von Objektlagen.......................... 29 3.4.1 Berechnung der Objektlage aufgrund von 3D - 3D Korrespondenzen............................ 31 3.4.2 Berechnung der Objektlage aufgrund von 2D - 3D Korrespondenzen............................ 33 3.5 Bewegungsschätzung aus längeren Stereobildfolgen.............. 34 3.6 Zusammenfassung................................ 36 4 Objektlokalisierung für die Deutung von Benutzervorführungen 37 4.1 Ansätze zur Objekterkennung......................... 37 4.1.1 Modellierung .............................. 38 4.1.2 Hypothesenbildung und Verifikation ................. 40 4.1.3 Perzeptuelle Organisation ....................... 44 4.1.4 Zusammenfassung............................ 46
INHALTSVERZEICHNIS 4.2 Von Bildmerkmalen zu signifikanten Bildgruppierungen...........47 4.2.1 Ermittlung der signifikanten Relationen zwischen Bildsegmenten . . 48 4.2.2 Einsatz analoger Repräsentationen.................. 52 4.2.3 Berechnung von Bildgruppierungen.................. 53 4.2.4 Bewertung von Bildgruppierungen .................. 61 4.3 Die Korrespondenzprobleme.......................... 63 4.3.1 Rekonstruktion von Bildgruppierungen................ 63 4.3.2 Korrespondenzen zwischen Szenen- und Modellgruppierungen ... 65 4.4 Verifikation von Objektlagehypothesen.................... 66 4.4.1 Sichtbarkeitstabellen.......................... 66 4.4.2 Korrespondenzen zwischen Modell- und Bildmerkmalen.......68 4.4.3 Bewertung von Lagehypothesen.................... 70 4.5 Dynamische Anpassung von Schwellwerten.................. 72 4.6 Objektverfolgung................................ 73 4.7 Experimentelle Ergebnisse........................... 74 4.8 Zusammenfassung................................ 78 5 Rekonstruktion von Trajektorien aus diskreten Objektlagenfolgen 79 5.1 Problemstellung................................. 79 5.1.1 Relevante Arbeiten aus der Literatur................. 80 5.1.2 Rekonstruktionskriterien........................ 82 5.1.3 Berücksichtigung der kinematischen und dynamischen Roboterbeschränkungen........................ 83 5.2 Theoretische Grundlagen zur Glättung von Trajektorien ..........87 5.2.1 Spline-Funktionen in der B-Spline Darstellung............87 5.2.2 Natürliche Spline-Funktionen..................... 89 5.3 Glättung mittels vektorieller Splines ...................... 90 5.4 Bestimmung des optimalen Glättungsparameters............... 97 5.4.1 Schätzung des Glättungsparameters bei der bekannten Varianz ... 98 5.4.2 Schätzung des Glättungsparameters bei der Varianz mit unbekanntem Skalierungsparameter.................. 99 5.4.3 Verallgemeinerte Ridge-Regression
..................100 5.4.4 Veranschaulichung und Verallgemeinerung der vorgeschlagenen Kriterien.................................102 5.5 Praktische Durchführung numerischer Berechnungen.............107 5.6 Segmentierung und Zusammensetzung von Trajektorien...........Hl 5.7 Synthetische und experimentelle Ergebnisse .................114 6 Systemkonzept 131 6.1 Systembeschreibung ........... 131 6 . 1.1 Das Bildverarbeitungssystem .....................131 6.1.2 Struktur und Module ............... 133 6.1.3 Modellierung der Objektgeometrie...................136 6.2 Roboterprogrammsynthese und Programmierszenarien............137
VII 7 Zusammenfassung und Ausblick 141 A Zur Parameterschätzung 145 B Modellierung der Kameraabbildung 147 B.l Ein geometrisches Kameramodell.......................148 B. 2 Stereoskopische Vermessungen von Raumpunkten..............150 C Repräsentation geometrischer Objekte 153 C. l Repräsentation der Orientierung .......................153 C.l.l Nichtminimale Darstellungen .....................153 C.l.2 Minimale Darstellungen ........................155 C.2 Repräsentation geradliniger Kanten......................156 C.2.1 Repräsentation zweidimensionaler Kantensegmente.........157 C.2.2 Repräsentation dreidimensionaler Geraden..............158 D Kronecker-Produkt 160 Literaturverzeichnis 161
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