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Vergleich von Verfahren zur Tiefenschätzung in Stereobildpaaren

Comparison of Methods for Depth Estimation in Stereo Image Pairs

  • Die gleichzeitige Auswertung zweier räumlich versetzter Bilder dient dem Erfassen der dritten Dimension. Wie auch der Mensch nur mit zwei Augen räumliche Tiefe wahrnehmen kann, kann nur mit zwei oder mehr Stereobildern eine Tiefenschätzung möglich werden. Dabei muss einem Objekt in einem Bild das entsprechende Objekt im zweiten Bild zugeordnet werden. Da viele Pixel ähnliche Farb- und Helligkeitswerte haben können oder sich die Farbtöne desselben Objektpunkts durch Schatteneffekte voneinander unterscheiden oder verdeckt werden, ist das so genannte "Korrespondenzproblem" nicht einfach zu lösen. Laut einem Bericht von Szeliski und Zabih ist der Stand der Dinge bezüglich der Evaluation von Stereomethoden ziemlich dürftig, obwohl eine große Zahl von Algorithmen und Berichten veröffentlicht worden ist. Die meisten Berichte geben jedoch keine Auskunft über quantitative Vergleiche, und wenn, dann beschränken sie sich meist auf synthetische Bilder. Über die Erstellung und Auswertung von Stereobildern wird kaum berichtet. Stereo Matching ist ein Bereich der Computer Vision, welche ein Teilgebiet der Informatik bezeichnet, das sich mit der Extraktion von Informationen aus Bildern oder Videosequenzen beschäftigt. Die Werkzeuge der Computer Vision stammen meist aus der Mathematik, insbesondere aus der Geometrie, linearer Algebra, Statistik, Optimierung und Funktionsanalysis. Diese Werkzeuge werden in Algorithmen zur Segmentierung und Klassifizierung angewandt. Ziel des Stereo Matching ist die Zuordnung zweier Stereobilder zueinander mit dem Ergebnis einer dichten Tiefenkarte. In diesem Bild werden die in den Stereoaufnahmen vorhandenen Objekte in verschiedenen Grautönen wiedergegeben, wobei ein dunkler Ton einen großen Abstand zur Kamera bedeutet, ein heller Ton einen geringen Abstand. Aus den Helligkeiten können die Entfernungen berechnet werden. Der Begriff der dichten ("dense") Tiefenkarte bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Tiefenkarte ein System voller Werte und mit so wenig Elementen ohne Information ist, dass sie behandelt werden kann, als hätte sie keine solchen Elemente. Somit kann jedem Bildpunkt eine Disparität zugeordnet werden. Das Korrespondenzproblem muss also für jedes Pixel des Referenzbildes gelöst werden. Dafür ist ein Ähnlichkeitsmaß nötig, welches überall im Bild angewandt werden kann. Im Gegensatz dazu enthält eine "sparse" Tiefenkarte nur an relevanten Stellen wie Kanten Informationen. Einige aktuelle Stereoverfahren sollen in dieser Arbeit mit selbst aufgenommenen Stereobildern getestet und bewertet werden.

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Metadaten
Author:Sylvia Lange
URN:urn:nbn:de:101:1-2009101973
Year of Completion:2005
Document Type:Master's Thesis
Language:German
Publishing Institution:Hochschulbibliothek der Technischen Hochschule Köln
Date of Publication (online):2009/07/28
GND-Keyword:Stereobild; Tiefenerkennung
Tag:Stereobildpaar; Tiefenschätzung
Institutes:Informations-, Medien- und Elektrotechnik (F07) / Fakultät 07 / Institut für Medien- und Phototechnik
Dewey Decimal Classification:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Open Access:Open Access