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Untersuchung von Analyse-durch-Synthese Techniken im markerlosen Tracking

  • Im Kontext der Erweiterten Realität versteht man unter Tracking Methoden zur Bestimmung von Position und Orientierung (Pose) eines Betrachters, die es ermöglichen, grafische Informationen mittels verschiedenster Displaytechniken lagerichtig in dessen Sichtfeld einzublenden. Die präzisesten Tracking-Ergebnisse liefern Methoden der Bildverarbeitung, welche in der Regel nur die Pixel des Kamerabildes zur Informationsgewinnung heranziehen. Der Bildentstehungsprozess wird bei diesen Verfahren jedoch nur bedingt oder sehr vereinfacht miteinbezogen. Bei modellbasierten Verfahren hingegen, werden auf Basis von 3D-Modelldaten Merkmale identifiziert, ihre Entsprechungen im Kamerabild gefunden und aus diesen Merkmalskorrespondenzen die Kamerapose berechnet. Einen interessanten Ansatz bilden die Strategien der Analyse-durch-Synthese, welche das Modellwissen um Informationen aus der computergrafischen Bildsynthese und weitere Umgebungsvariablen ergänzen. Im Rahmen dieser Arbeit wird unter Anwendung der Analyse-durch-Synthese untersucht, wie die Informationen aus dem Modell, dem Renderingprozess und der Umgebung in die einzelnen Komponenten des Trackingsystems einfließen können. Das Ziel ist es, das Tracking, insbesondere die Merkmalssynthese und Korrespondenzfindung, zu verbessern. Im Vordergrund steht dabei die Gewinnung von visuell eindeutigen Merkmalen, die anhand des Wissens über topologische Informationen, Beleuchtung oder perspektivische Darstellung hinsichtlich ihrer Eignung für stabiles Tracking der Kamerapose vorhergesagt und bewertet werden können.
  • In the context of augmented reality we define tracking as a collection of methods to obtain the position and orientation (pose) of a user. By means of various displaying techniques, this ensures a correct visual overlay of graphical information onto the reality perceived. Precise results for calculation of the camera pose are gained by methods of image processing, usually analyzing the pixels of an image and extracing features, which can be recognized over the image sequence. However, these methods do not regard the process of image synthesis or at least in a very simplyfied way. In contrast, the class of model-based methods assumes a given 3D model of the observed scene. Based on the model data features can be identified to establish correspondences in the camera image. From these feature correspondences the camera pose is calculated. An interesting approach is the strategy of analysis-by-synthesis, regarding the computer graphics rendering process for extending the knowledge about the model by information from image synthesis and other environment variables. In this thesis the components of a tracking system are identified and further it is analyzed, to what extend information about the model, the rendering process and the environment can contribute to the components for improvement of the tracking process using analysis-by-synthesis. In particular, by using knowledge as topological information, lighting or perspective, the feature synthesis and correspondence finding should lead to visually unambiguous features that can be predicted and evaluated to be suitable for stable tracking of the camera pose.

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Metadaten
Author:Martin Schumann
URN:urn:nbn:de:kola-20974
Referee:Stefan Müller, Gudrun Klinker
Advisor:Stefan Müller
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of completion:2020/09/14
Date of publication:2020/09/15
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2020/05/06
Release Date:2020/09/15
Tag:3D Modell Referenz Bildsynthese; Analyse-durch-Synthese; Kamera Pose Tracking; Merkmalsmanagement; Merkmalssynthese
Number of pages:iv, 210
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Computervisualistik
Dewey Decimal Classification:0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 004 Datenverarbeitung; Informatik
BKL-Classification:54 Informatik / 54.73 Computergraphik
54 Informatik / 54.74 Maschinelles Sehen
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG