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Zusammenfassung Machine Vision
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Machine Vision (Machine Vision)
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Scanning – 3D Scan TechnologiesWarum ist 3D Scanner wichtig
Robotics
um Objekte zu greifen – das Objekt zuerst scannen + dementsprechend danach
greifen zu können
Hindernisse zu vermeiden für Mobile Robotics
Computer Graphics: reale Objekte scannen – keine manuelle Gestaltung erforderlich
Z.B. für Filme – das Gesicht umändern, es ist nicht möglich aus von Grund auf ein
realistisches Gesicht zu erstellen
Biometrie: Gesichtserkennung aus Scans – 3D + 2D geben ca. gleich viel Informationen ab
Medicine: Implantate, Prothesen
3D Scanning Pipeline
Scan
Erfassung von Objektflächenpunkten des Zielobjekts
Oft sind mehrere Scans erforderlich, um die gesamte Oberfläche zu erfassen
Von allen Winkeln einen Scan machen
Registration
Registrierung einzelner Scans gegeneinander
Wenn Scans überlappen – müssen die verschiedenen Scans passend
zusammengeführt werden
Triangulation/ Zusammenführen
Erzeugung einer Dreiecksnetztes aus den erfassten Daten
Umwandlung der erfassten Punkte in ein Netzwerk von Dreiecken, um ein
detailliertes 3D-Modell des gescannten Objekts zu erstellen
Merch sollte ohne Löcher sein
Post-Bearbeitung
Glätten
Dezimierung – Auflösung + Dreiecke aus dem Netzwerk minimieren
Contact Probe – Kontakttaster
Einzelne Punkte werden manuell gemessen (Roboterarm)
Ergebnis ist eine grobe, aber registrierte Punktwolke
Merkmalspunkte können explizit erfasst werden
hohe Präzision, aber umständlich
arbeitet unabhängig von den Reflexionseigenschaften der Oberfläche
Time of Flight Scanning
Lichtimpuls aussenden und Zeit messen, bis Reflexion beobachtet wird (Radarprinzip)
Ein Laser gibt ein Lichtimpuls aus, dieser trifft auf ein Gebäude und reflektiert den
Lichtimpuls zurück – Messung der Zeit in dem der Impuls zurückreflektiert wird
Lichtgeschwindigkeit: 300 000 000 m/s 1m ≈ 2*3,33ns = 6,67ns (1GHz entspricht 1ns
pro Tick)
, verwendet für Gebäude, ...
Einige Systeme haben eine Genauigkeit von etwa 1 cm
PMD = Photonic Mixer Device Photomischdetektor
Sendet periodisches IR-Lichtsignal (Infrarot)
Sendet durchgängig Lichtimpulse
Kamera-Chip hat zwei Speichereinheiten für
elektrische Ladung pro Pixel
Jedes Pixel ist ein Doppelpixel
Umschalten zwischen beiden während der
Lichtaufnahme
Modulieren der Umschaltung durch das
Ausgangssignal
Verhältnis der Ladungen hängt vom Phasenwinkel ab
Phasenwinkel hängt von der Flugzeit ab
PMD: CMOS-Chip
Ladungsschaukel
Spezieller Sensorchip, der Lichtwellen misst
und in elektrische Signale umwandert
Geschieht durch die Verwendung einer
Anordnung von lichtempfindlichen
Fotoioden
PMD-Scanner
Sammelt Informationen
Wenn das Gesicht für paar Sekunden erfasst wird, dann wird die Qualität auch besser
Ein Bild ist nicht so gut, aber, wenn man die Bilder sammelt, dann schon
Man benötigt eine kalibrierte Kamera
Mittels der Time of Flight setup weiß man die Entfernung
Trotzdem braucht man die Winkel/ Richtungen jeder Pixel
Somit hat man Entfernung und die Geschwindigkeit
Optische Triangulation
Erzeugen von Entfernungen aus Stereoinformationen
Skalierbar vom Schreibtisch bis zum Ganzkörperscanner
Passiver Aufbau: Abgleich entsprechender Bilder von Objektmerkmalen:
Stereosehen
Das Licht kommt von der Szene selbst
Optische Triangulation ist eine 3D-
Messmethode, bei der die Entfernung zu einem
Objekt durch die Berechnung des Winkels
zwischen 2 parallelen Lichtstrahlen gemessen
wird, die von einer Lichtquelle ausgesendet
und auf dem Objekt reflektiert werden. Durch
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