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Computer Vision3_Seite 1 Bildauswertungskomponenten im System Beispiel Andockleitsystem (ADS) Systemleistung: Leitung des Flugzeugpiloten mittels Display.

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Präsentation zum Thema: "Computer Vision3_Seite 1 Bildauswertungskomponenten im System Beispiel Andockleitsystem (ADS) Systemleistung: Leitung des Flugzeugpiloten mittels Display."—  Präsentation transkript:

1 Computer Vision3_Seite 1 Bildauswertungskomponenten im System Beispiel Andockleitsystem (ADS) Systemleistung: Leitung des Flugzeugpiloten mittels Display auf die für den Flugzeugtyp vorgeschriebene Stopposition. Sensor für Bugradposition und Achsenwinkel eines anrollenden Flugzeugs auf Basis von Video-Bildsequenzen. Flughafengebäude Passagierbrücke Rollfeld Einroll- leitlinie Stopposition Videokamera B Display

2 Computer Vision3_Seite 2 Leitsystem Tower Vorfeld- kontrolle Gate Touchdownzeit, Flugzeugtyp, Flugnummer Gate-Nr, Gateankunft (Soll), Flugzeugtyp, Flugnummer Gateankunftzeit (ist), Stopposition, On-block time ADS Regler: Display Video- auswertung Flugzeugmodell Status, Position, Winkel, Zeit Typ Lage Bildauswertungskomponente im Flughafen-Informations- system Bildauswertungskomponenten im System

3 Computer Vision3_Seite 3 Systemanforderungen an den „Videosensor“ Gate Gateankunftzeit (ist), Stopposition, On-block time ADS Regler: Display Video- auswertung Flugzeugmodell Status, Position, Winkel, Zeit Typ Lage Gate-Nr, Gateankunft (Soll), Flugzeugtyp, Flugnummer Primärsensor: CCD- Videokamera mit Tageslich/Flutlicht mit 576*768 Pixel (Sensorelementen) Standard-PC-System, Betriebssystem Windows NT Informationsgewinnung mit Mindestmeßfrequenz 12 Hz Bugradposition +/- 0,2 m, Winkel Flugzeugachse/Leitlinie +/-2° Fehltyperkennung Pushbackerkennung Multi-Leitlinien-Fähigkeit Allwetterfähigkeit bis Cat III Sichtbedingung Bildauswertungskomponenten im System

4 Computer Vision3_Seite 4 Sensorkalibrierung Abbildungsmodell nach Roger Tsai Bildauswertungskomponenten im System

5 Computer Vision3_Seite 5 Modellierung Informationsgewinnung durch Modellanpassung Flugzeugmodell aus Triebwerkseinlass, Windshield, Hauptfahrwerk und deren geometrischen Zusammenhang wird an Bildinhalt (Merkmale) angepaßt. Übereinstimmungsmaß: Kreuzkovarianz Bei kalibrierter Kamera Zuordnung Bildkoordinaten-Weltkoordinaten Bildauswertungskomponenten im System

6 Computer Vision3_Seite 6 Merkmalsextraktion Raumkantenbild Grauwertbild Raum-Zeit-Kantenbild Bildauswertungskomponenten im System

7 Computer Vision3_Seite 7 Suchvorgang im Fangbereich Bildauswertungskomponenten im System

8 Computer Vision3_Seite 8 Objektverfolgung Bildauswertungskomponenten im System

9 Computer Vision3_Seite 9 Verfolgungsergebnisse mit kalibriertem Sensor Bildauswertungskomponenten im System

10 Computer Vision3_Seite 10 Weitere Aufgaben der Bildauswertung im System Teilaufgabe „Detektion des Pushback-Vorgangs“ Teilaufgabe „Detektion eines unangemeldeten Flugzeugs“ Teilaufgabe „Bestimmung der Sichtbedingungen“ Teilaufgabe „Selbsttest“ Bildauswertungskomponenten im System

11 Computer Vision3_Seite 11 Auswerteergebnisse Andocksequenz 3: f=16mm Stop: x=-0.17, y=1.5 Andocksequenz 10: f=16mm Stop: x=-0.31, y=0.7 Bildauswertungskomponenten im System

12 Computer Vision3_Seite 12 Auswerteergebnisse Bildauswertungskomponenten im System

13 Computer Vision3_Seite 13 Zusammenfassung Operationelle LösungskonzeptSystemanforderungen AnforderungenBildauswertung GeschwindigkeitSensoren Nutzungskonzept LatenzzeitAufgabendefinitionSzene Datensätze GenauigkeitAlgorithmen Kommunikations- HW-/SW-Konzept Einbindung Einsatz-Echtzeitlösung RandbedingungenTrainingsumgebung Hardware Testumgebung ZuverlässigkeitSystemintegration Betriebssystem Verfügbarkeit

14 Computer Vision3_Seite 14 Szeneninterpretation Regelung Fahrzeug Umgebung Soll-Trajektorie Sollbahnpl. Kollisionsverm. Situations- analyse Routenplanung Reiseziele Route Fahrauftrag Fahrer erwartete Fahrerhandlung Gefährdung MMK Koordinierungs- komponente Warnung Gefährdungs- analyse Beispiel Szeneninterpretation im Fahrerassistenzsystem S1 S2... Sm F1... Fj... Fk Sensoren Auswerte- funktionen

15 Computer Vision3_Seite 15 Szeneninterpretation Fahrzeug Umgebung Soll-Trajektorie Sollbahnpl. Kollisionsverm. Situationsanalys e Routenplanung Route Fahrauftrag erwartete Fahrerhandlung Gefährdung Gefährdungs- analyse Beispiel Szeneninterpretation im Fahrerassistenzsystem Koordinierungs- komponente S1 S2... Sm F1... Fj... Fk Sensoren Auswerte- funktionen

16 Computer Vision3_Seite 16 Szeneninterpretation S1 S2... Sm F1... Fj... Fk Sensoren Auswerte- funktionen Abbildungsmodell Sensorbewegungsmodell Szenenmodell Objektmodell Objektbewegungsmodell Merkmalselektion, Modellauswahl Merkmalsextraktion für Modelle Kanten, Ecken, Flecken,Texturmaße, Verschiebungsvektorfelder,... Parameterschätzung von expliziten und impliziten Modellen Klassifikation der geschätzten Parameter Phys. Gesetze, Expertensysteme, Fuzzy Logic, Lernende Klass. Änderungsanalyse Messung der räumlichen und zeitlichen Kohärenzen der geschätzten Parameter Szenendynamikmodell

17 Computer Vision3_Seite 17 Szeneninterpretation Änderungen in der Kamera erfassten Szene führen zu Änderungen im Bild Mögliche Ursachen für Bildänderungen Änderungen in der Szenenbeleuchtung Änderungen von Form oder Material sichtbarer Objektoberflächen Änderungen der Eigenstrahlung sichtbarer Objektoberflächen Relativbewegung zwischen Sensor und Objektoberflächen Änderung der Abbildungsparameter Prozessrauschen Abbildungsmodell Sensorbewegungsmodell Szenenmodell Objektmodell Objektbewegungsmodell Szenendynamikmodell

18 Computer Vision3_Seite 18 Szeneninterpretation Änderungen in Bildfolgen oft nicht eindeutig Nutzung von a priori Wissen über Randbedingungen zur Einschränkung von Modellparametern Informationsextraktion im jeweiligen (Modell)kontext durch entsprechende Verfahren 1.Nicht-zyklisches Schema 2.Interpretationszyklus für Einzelbilder 3.Interpretationszyklus für Bildfolgen Abbildungsmodell Sensorbewegungsmodell Szenenmodell Objektmodell Objektbewegungsmodell Szenendynamikmodell

19 Computer Vision3_Seite 19 Szeneninterpretation Nicht-zyklisches Schema der Bildauswertung Nutzung von a priori Wissen über Randbedingungen zur Einschränkung von Modellparametern Sensorik Ikonik Symbolik Aufnahme Vorverarbeitung Merkmal/Primitiven-Extr. Estimation Klassifikation Aktion Szene digit. Bild. Vorverarb. Bild Merkmalsvektor/Prim.-Liste Aussage Ergebnis z.B. Gradientenbild z.B. Kreislinien-Liste z.B. gut/schlecht Anwendung bei überwiegend stationären Verhältnissen, wie z.B. in der automatischen Sichtprüfung in der Produktion von Standardteilen.

20 Computer Vision3_Seite 20 Szeneninterpretation – generisches Systemkonzept Interpretationszyklus für Einzelbilder Zuordnung von Modellausprägungen zu Bilddaten Generische räumliche Beschreibung (parametrisierte Modelle für Szene,Objekte, Beleuchtung, Abbildung) Modellausprägungen (Parametersätze) Parameterschätzung, Klassifikation Merkmale, Primitive Modellelemente Projektion Modellwelt-Bild Digitalisiertes Bild Modellwelt Synthetisches Bild, Szenenskizze Bildsensor Display Signal- verarbeitung Bildauswertung Synthese Bestimmt Art Verfahren extrahieren Bestimmt Art Modifiziert

21 Computer Vision3_Seite 21 Szeneninterpretation – generisches Systemkonzept Interpretationszyklus für Bildfolgen Zeitlicher Zusammenhang zwischen räumlichen Beschreibungen Generische räumliche Beschreibung Digitalisiertes Bild Modellwelt Bildsensor Signal- verarbeitung Bildauswertung t 0 + n*d Generische räumliche Beschreibung Digitalisiertes Bild Modellwelt Bildsensor Signal- verarbeitung Bildauswertung t 0 +d Generische räumliche Beschreibung Digitalisiertes Bild Modellwelt Bildsensor Signal- verarbeitung Bildauswertung t0t0 Generische zeitliche Beschreibung (parametrisierte Modelle für Objekt-, Szenen-, Beleuchtungs-, Sensordynamik)... Prädiktion

22 Computer Vision3_Seite 22 Szeneninterpretation – Situationsmodellierung Situationsgraphen Situation: generische Beschreibung aller wesentlichen Sachverhalte Zustandsbeschreibung aller relevanten Objekte und ihrer Relationen zueinander Alternativen für die zeitliche Entwicklung des aktuellen Zustands Handlungsmöglichkeiten, die mit einem Zustand verbunden sind Zustandsbeschreibung Physikalische Beziehungen zu einem Zeitpunkt zwischen an der Situation beteiligten Körpern Intentionen der Körper im Situationskontext Potentielles Verhalten der Körper

23 Computer Vision3_Seite 23 Szeneninterpretation – Situationsmodellierung Situationsgraphen Modellieren Abfolgen von Situationen mithilfe von Situationsknoten, die durch Prädiktionskanten miteinander verbunden sind. Situationsknoten enthalten Zustandsschema, das in Situationen ausgeprägt wird, in denen der im Zustandsschema beschriebene Zustand vorliegt Handlungsschema, das in Situationen ausgeprägt wird und eine durchzuführende Aktion festlegt Zustandsschema Handlungsschema Zustandsschema Handlungsschema N...21N...21 Situationsknoten Prädiktionskante Situationsgraph nach Krüger

24 Computer Vision3_Seite 24 Szeneninterpretation – Situationsmodellierung Situationsgraphen Modellierung der zeitlichen Abfolge von Situationen: Ausgangpunkt aktueller Situationsknoten Finde eine Prädiktionskante, die zu einem Situationsknoten mit ausprägbarem Zustandsschema führt. Im Erfolgsfall wird dieser Knoten zum aktuellen Knoten. Die Prädiktionskanten beinhalten auch einen Bindungsknoten, der angibt, welche Ausprägungen auf den nachfolgenden Situationsknoten übernommen werden. Jede Prädiktionskante besitzt eine Priorität: Reihenfolge der Anwendbarkeitsprüfung der Nachfolgeknoten. Zustandsschema Handlungsschema Zustandsschema Handlungsschema N...21N...21 Situationsknoten Prädiktionskante Situationsgraph nach Krüger

25 Computer Vision3_Seite 25 Einordnung der Bildauswertung Zustandsschema Handlungsschema Zustandsschema Handlungsschema N...21N...21 Situationsknoten Prädiktionskante Situationsgraph nach Krüger Generische räumliche Beschreibung Digitalisiertes Bild Modellwelt Bildsensor Signal- verarbeitung Bildauswertung t 0 + n*d Generische räumliche Beschreibung Digitalisiertes Bild Modellwelt Bildsensor Signal- verarbeitung Bildauswertung t 0 +d Generische räumliche Beschreibung Digitalisiertes Bild Modellwelt Bildsensor Signal- verarbeitung Bildauswertung t0t0 Generische zeitliche Beschreibung (parametrisierte Modelle für Objekt-, Szenen-, Beleuchtungs-, Sensordynamik)... Prädiktion Ausprägung


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