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Entwicklung eines 3D-markerlosen Kamera-Trackingverfahrens zur Echtzeit-Augmented-Reality-Bildsynthese

 
: Bleser, G.
: Stricker, D.

Koblenz, 2004, 110 pp.
Koblenz/Landau, Univ., Dipl.-Arb., 2004
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
augmented reality; pose estimation; matching; realtime

Abstract
Die 3D-Erfassung der Kameraposition und -orientierung stellt die Hauptaufgabe der Integration eines virtuellen Objekts in ein Bild der realen Welt dar. Dabei ist eine exakte Datenermittlung erforderlich, um das virtuelle Objekt in 3D lagerichtig zu positionieren und mit der richtigen Perspektive im Bild einzublenden. Das Ziel dieser Diplomarbeit besteht in der Entwicklung eines optischen Kamera-Trackingverfahrens, das einerseits echtzeitfähig ist und andererseits nur mit Hilfe der natürlichen Merkmale der Szene arbeitet. Innerhalb dieser Diplomarbeit soll davon ausgegangen werden, dass 3D-Kenntnisse der Szene vorhanden sind. Zur Lösung dieser Problemstellung wird ein 3D-Modell- und Feature-basierter Ansatz gewählt. Die Initialisierung, das heißt die Errechnung der initialen Kamerapose in einem globalen Referenz-Koordinatensystem, erfolgt vollautomatisch mit einem kalibrierten Referenzbild des Zielobjekts. Dabei wird der Startpose der Kamera ein vergleichsweise großer Spielraum gewährleistet. Zur Erhöhung der Stabilität und des Arbeitsvolumens dient weiterhin ein CAD-Modell als Offline-Referenzdatum. Das Konzept basiert auf der Verfolgung interessanter Punkte unter ständiger Rückprojektion derselben auf das bekannte 3D-Modell. Die dynamische Gewinnung der 3D-Koordinaten fördert die Robustheit des Verfahrens gegenüber Veränderungen der Szene durch Verdeckungen oder unterschiedliche Beleuchtungssituationen. Die Poseberechnung erfolgt auf Basis der ermittelten 2D/3D-Korrespondenzen. Das Trackingmodul wird in unterschiedlichen Varianten bezüglich der Feature-Extraktion und der Poseberechnung implementiert und auf realen sowie auf synthetischen Bildsequenzen getestet. Das entwickelte System stellt eine vollständige Lösung für 3D-markerloses Kamera-Tracking mit einem statischen Zielobjekt dar. Es kann zum Tracking sowohl mit einfachen als auch komplexen planaren und nicht planaren Objekten verwendet werden, sofern ein CAD-Modell zur Verfügung steht.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-24433.html