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Stereobildverbesserung für die Kamera TYZX G3 und Wegerkennung mit der Kamera TYZX G3

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Klaus-Dieter Kuhnert, Dipl.-Inform. Jiang Tao

Bearbeiter:

Maoxia Hu

Wegerkennung

Im Disparitätsbild ist der wesentliche Unterschied zwischen dem Weg und den Hindernissen, dass die Veränderung der Disparitäten im Wegbereich gleichmäßig ist. Aber die Disparitäten der Hindernisse verändern sich nicht deutlich. Durch die gleichmäßige Abnahme der Disparitäten des Wegs von nahem Bereich bis zu fernem Bereich kann der Wegbereich von der Szene ausgesiebt werden. Zuerst wird das Disparitätsbild ausgerechnet. Danach werden die Disparitätsdaten analysiert. Dabei wird eine sogenannte quasi-arithmetische Folge vorgestellt. Mit dem Prinzip der quasi-arithmetischen Folge wird ein Differenzintervall durch die Analyse der Disparitätsdaten von einem Weg ohne Hindernis festgestellt. Mit dem Differenzintervall können die Bereiche gefunden werden, in denen die Disparitäten gleichmäßig abnehmen. Und zwar gehören diese Bereiche wahrscheinlich zum Wegbereich. Danach werden solche Bereiche gemäß den Eigenschaften der Wegerweiterung verbessert, um die richtigen Wegbereiche zu erhalten. Zum Schluss wird der Hauptwegbereich bezeichnet.

 

Linksbild

 


Disparitätsbild

 

Ergebnis

 

Mit dem PointCloud gezeichnetes Ergebnis (Front)

 

Mit dem PointCloud gezeichnetes Ergebnis (Seitenansicht)

 

 


Tiefenbilderverbesserung

Die Tiefendaten in der Nähe eines Punktes sind fast gleich wie die Tiefendatei des Punktes. Damit kann man mit einer Tiefendatei in der Nähe eines Punktes die Tiefendatei des Punktes ersetzen, wenn die Tiefendatei des Punktes nicht ausgerechnet wird. Mit diesem Prinzip kann man die Qualität des Tiefenbildes verbessern. Zuerst werden die beiden Pixelpunkte mit Tiefendaten bei den zwei Seiten der gleichen Zeile oder gleichen Reihe in einem Bereich gesucht, in dem alle Pixelpunkte ohne Tiefendaten sind. Dann wird der Absolutwert der Differenz von den beiden Pixelpunktstiefendaten ausgerechnet.Wenn dieser Absolutwert kleiner als eine bestimmte Schwelle ist, werden die beiden Pixelpunkte zur gleichen Tiefenfläche gezählt. Dann wird der Bereich zwischen diesen beiden Pixelpunkten mit einer Tiefendatei von einem der beiden Pixelpunkte ersetzt. Anschließend werden die Bereiche, in denen nicht alle Pixel ohne Tiefendaten sind, mit einer kleinen Tiefendurchschnittszelle vergrößert. Zum Schluss wird das verbesserte Tiefenbild erhalten.

Linksbild

 

 

 

Ursprüngliches Tiefenbild

Verbessertes Tiefenbild

Mit dem PointCloud gezeichnetes ursprüngliches Tiefenbild (Front)

Mit dem PointCloud gezeichnetes verbessertes Tiefenbild (Front)

image034.jpg

Mit dem PointCloud gezeichnetes ursprüngliches Tiefenbild (Aufsicht)

Mit dem PointCloud gezeichnetes verbessertes Tiefenbild (Aufsicht)

 

Mit der Disparitätskontinuität im Wegbereich wird der Wegerkennungsalgorithmus entwickelt. Bei der Anwendung von diesem Algorithmus wird das Bild in viele kleine Teile segmentiert, um ein Mapping zwischen einer einfachen 2D-Matrix und diesen kleinen Teilen zu erstellen. Viele Bildverarbeitungen werden durch die Verfahren mit dieser einfachen 2D-Matrix gemacht, und damit der Rechenaufwand deutlich reduziert. Mit diesem Algorithmus kann man den Wegbereich schnell und genau finden. Der Durchschnitt der Bearbeitungslaufzeit für eine Szene ist ungefähr 0.5 Sekunden. Der Algorithmus basiert auf der Kontinuität. Deshalb kann der Algorithmus nicht alle Wege-Umgebungen anpassen. Z.B. beim Flussufer oder beim Strand kann dieser Algorithmus nicht genutzt werden, weil die Wasseroberfläche von dem Algorithmus als Wegbereich gezeigt wird. Deshalb muss die Wege-Umgebung in solchen Fällen durch andere Verfahren weiter identifiziert werden, z.B. das Verfahren zur Wassererkennung. Der Algorithmus zur Tiefenbilderverbesserung ist nicht komplex, so dass die Bereiche ohne Tiefendaten durch einen passenden Tiefenwert schnell gefüllt werden können. Aber in anderen Fällen kann dieses Verfahren nicht genutzt werden. Wenn es bei beiden Seiten des Wegs viele hohe Gebäude gegenüber gibt, werden viele Himmelbereiche zwischen solchen Gebäuden gefüllt, weil die Tiefendaten des Himmels nicht berechnet werden können. Die an beiden Seiten des wegs stehende hohe Gebäude haben viele Bereich, die in der gleichen Tiefenfläche sind. Deshalb werden der Himmelbereich mit den Tiefendaten der hohen Gebäude gefüllt. In diesem Fall muss der Himmelbereich zuerst erkannt werden.