Es wird eine Messmethode zur zeit-aufgelösten Bestimmung der dreidimensionalen Form und Verformung von Oberflächen mit natürlicher Textur vorgestellt. Diese berührungslose Technik kann sinnvollerweise zum Beispiel zur Vermessung der Flügel-Form und Profilierung von Vögeln oder Insekten in Freiflugexperimenten, die nach wie vor im Fokus der Forschung stehen, eingesetzt werden. Die dargestellte Methode basiert auf der Kombination von der Tiefeninformation der Oberfläche mit einer Bewegungsanalyse, zur Vermessung und Abgrenzung des zu messenden Objekts. Dieses Vorgehen verspricht eine verbesserte Ausnutzung der vorhanden örtlichen und zeitlichen Information. Methoden des optischen Flusses wurden implementiert und an mehreren Bildfolgen verschiedener Abstraktionsstufen bis hin zu echten Aufnahmen eines präparierten Eulenflügels getestet. Zur Validierung wurde der kontrastreiche Flügel mit Mikrometerauflösung verfahren, um eine Verschiebung in aufeinanderfolgenden Bildern zu erzeugen, die mittels OF Methoden ausgewertet werden konnte. Dadurch konnte das Messobjekt erkannt und vom Hintergrund unterschieden werden. Der Algorithmus identifiziert keine Bewegungen in Bereichen mit zu kontrastarmer Textur, was aber durch zusätzliche Bildverarbeitung zur Erzeugung einer abgeschlossenen Fläche verbessert werden kann. Weitere Probleme zeigen sich bei bewegten Objekten, die nahe an reflektierenden Oberflächen Schatten erzeugen, deren Bewegung ebenfalls erkannt wird. Die Bestimmung von Unterschieden in stereoskopischen Bildpaaren ist die aufwändigere Aufgabe, da durch das unterschiedliche Setup der Kameras störende Einflüsse in den Aufnahmen zu bewältigen sind. Durch die Anwendung von OF Methoden auf die Phasenunterschiede in den Bildern ist eine Rekonstruktion der Höheninformation dennoch möglich. Sobald präzise Formdaten des Eulenflügels (ground truth, zum Beispiel durch einen genauen Laserscanner) vorhanden sind, kann ein Vergleich der Genauigkeiten von korrelations-basierten und OF Methoden durchgeführt werden, um den Vorteil des dichten Verschiebungsfeldes der OF Methoden zu beurteilen.
Messung von Form und Deformation an natürlich texturierten Oberflächen mittels optischem Fluss
Shape and deformation measurement of naturally textured surfaces using optical flow
2009
9 Seiten, 7 Bilder, 18 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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