Fraunhofer-Gesellschaft

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Videobasiertes mobiles Trackingsystem in einer urbanen Umgebung unter Nutzung eines 3D-Stadtmodells

 
: Huch, T.
: Coors, V.; Kretschmer, U.

Darmstadt, 2000
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2000
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
Geographisches-Informations-System (GIS); pose estimation; image matching

Abstract
Im Rahmen eines Tourismusprojekts soll das in einem 3D-GIS vorhandene Wissen genutzt werden, um den Benutzer mit Informationen über die Gebäude seiner Umgebung zu versorgen. Der Anwender verfügt über einen mobilen Computer und ein graphisches Ausgabegerät. Da die Informationen auf die Bauwerke abgestimmt werden sollen, die der Benutzer gerade betrachtet, muß neben der exakten Position des Anwenders auch dessen Blickrichtung bekannt sein.
In dieser Diplomarbeit wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem diese beiden Parameter in einer urbanen Umgebung ermittelt werden können. Die ungefähre Position des Touristen wird mit einem GPS-Empfänger bestimmt und eine auf dem graphischen Ausgabegerät montierte Kamera liefert ein Bild der Umgebung, wie sie der Tourist sieht. Mit Hilfe eines 3D-Modells der urbanen Umgebung kann nun die Blickrichtung des Anwenders bzw. der Kamera bestimmt werden. Hierzu wird eine virtuelle Kamera in dem Modell an der Position plaziert, die zuvor mit Hilfe des GPS-Empfängers ermittelt wurde. Im Anschluß werden mehrere Ansichten des 3D-Modells generiert, die den gesamten sichtbaren Bereich abdecken.
Mit Hilfe eines Bildmatchingalgorithmus und eines Ähnlichkeitskriteriums wird das 2D-Kamerabild mit allen generierten 2D-Ansichten des 3D-Modells verglichen. Daraufhin wird die Ansicht mit der höchsten Übereinstimmung ermittelt, da sie annähernd die Blickrichtung des Touristen wiedergibt.
Anschließend werden die korrespondierenden Bildpunkte des realen und des virtuellen Kamerabildes verwendet, um auf der Basis der epipolaren Geometrie und des 3D-Modells die relative Orientierung der virtuellen und der realen Kamera zu ermitteln. Da die externen Kameraparameter der virtuellen Kamera bekannt sind, kann schließlich die exakte Position und Blickrichtung der realen Kamera bzw. des Touristen bestimmt werden. Anhand von Tests wird nachgewiesen, daß das maximal übereinstimmende Bildpaar selbst dann gefunden wird, wenn der GPS-Empfänger Abweichungen von bis zu 4 Metern liefert.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-1596.html