Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich.

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1 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Matthias Fiedler 1.Treffen (2003) der ITG FG 3.1.2 13. Juni 2003 Berlin Prozessorelemente für Vektorfelder zur Bestimmung der Hausdorff-Distanz

2 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 1 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Kann die Qualität von Gesichtserkennungstechniken durch die Nutzung von Distanzvektorfeldern verbessert werden ?

3 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 2 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau 1. Einleitung - Problemdarstellung 2. Hausdorff-Distanz als Ähnlichkeitskriterium 3. Konzept der iterativen Parameterextraktion 4. Möglichkeiten einer Hardware-Unterstützung 5. Zusammenfassung und Ausblick Gliederung

4 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 3 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau 1. Einleitung - Problemdarstellung 2. Hausdorff-Distanz als Ähnlichkeitskriterium 3. Konzept der iterativen Parameterextraktion 4. Möglichkeiten einer Hardware-Unterstützung 5. Zusammenfassung und Ausblick

5 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 4 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Prinzip der Gesichtserkennung im Video Videobild I Modell M M' T i (M)  M'

6 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 5 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau 1. Einleitung - Problemdarstellung 2. Hausdorff-Distanz als Ähnlichkeitskriterium 3. Konzept der iterativen Parameterextraktion 4. Möglichkeiten einer Hardware-Unterstützung 5. Zusammenfassung und Ausblick

7 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 6 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Formale Definition der Hausdorff-Distanz (HD) Hausdorff-Distanz: Maß für die Ähnlichkeit von Mengen directed Hausdorff distance: Hausdorff distance:

8 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 7 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Geometrische Interpretation der HD i m h(M,I) i mdada

9 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 8 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Die Luminanztransformation - Hinweis auf ein DGl-System

10 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 9 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau 1. Einleitung - Problemdarstellung 2. Hausdorff-Distanz als Ähnlichkeitskriterium 3. Konzept der iterativen Parameterextraktion 4. Möglichkeiten einer Hardware-Unterstützung 5. Zusammenfassung und Ausblick

11 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 10 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Iterative Extraktion der Parameter von T Videobild I Modell M M' T i (M)  M' T i+1 (M)  M' Parameterverfeinerung mit Hilfe der Distanzvektoren

12 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 11 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Affine Transformation - Superposition mehrerer Vektoroperationen Nachzuführende Parameter a, b und  (ggf. e, f)

13 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 12 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Das Differential-Gleichungssystem Modell Videoausschnitt

14 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 13 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Das Differential-Gleichungssystem Grauwerte Kantenbild

15 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 14 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau 1. Einleitung - Problemdarstellung 2. Hausdorff-Distanz als Ähnlichkeitskriterium 3. Konzept der iterativen Parameterextraktion 4. Möglichkeiten einer Hardware-Unterstützung 5. Zusammenfassung und Ausblick

16 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 15 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Motivation eines Hardware-Einsatzes Fixpunkt der iterativen Parameteroptimierung sei der Parametersatz, der I' auf M am ähnlichsten abbildet Bestimmung des Vektorfeldes ermöglicht die Identifikation der Transformation T und somit die Verkürzung der Iterationszyklen Es handelt sich um relativ einfache Operationen, die vielfach ausgeführt werden müssen

17 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 16 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Bestimmung der Distanzvektoren

18 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 17 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Anforderungen an einen Distanzprozessor Speicherung der Eingangsdaten als Modell-Daten oder Distanzinformation Ausgabe des Registers BestVector oder Weitergabe der Videodaten Berechnung der Differenzvektoren und deren Norm Timingkorrektur (No Operation)

19 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 18 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Konzept des Prozessorsystems Image I, Expandiert PE 0 dx, dy, m p, (s, o) PE 1 dx, dy, m p, (s, o)... PE n dx, dy, m p, (s, o) PE n+1 dx, dy, m p, (s, o)... Vektorfeld

20 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 19 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Befehl HDistanceNorm Eingangsdaten- register / Code Ausgangsdaten- register / Code Modelldaten- register BestVector- register ALU Betrag, Summe, Differenz, Mode1 BestVector- Norm

21 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 20 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Befehl InitModelData Eingangsdaten- register / Code Ausgangsdaten- register / Code Modelldaten- register BestVector- register ALU Betrag, Summe, Differenz, Mode0 BestVector- Norm

22 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 21 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Befehl InitBestVector Eingangsdaten- register / Code Ausgangsdaten- register / Code Modelldaten- register BestVector- register ALU Betrag, Summe, Differenz, Mode0 BestVector- Norm

23 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 22 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Befehl NOP Eingangsdaten- register / Code Ausgangsdaten- register / Code Modelldaten- register BestVector- register ALU Betrag, Summe, Differenz, Mode0 BestVector- Norm

24 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 23 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau 1. Einleitung - Problemdarstellung 2. Hausdorff-Distanz als Ähnlichkeitskriterium 3. Konzept der iterativen Parameterextraktion 4. Möglichkeiten einer Hardware-Unterstützung 5. Zusammenfassung und Ausblick

25 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 24 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Zusammenfassung Das skalare Gütemaß der HD wird nur zur groben Identifikation der Anfangsbedingungen einer Feinsuche genutzt Zur die iterativen Parameterverfeinerung einer affinen Transformation soll ein Distanzvektorfeld dienen Die Bestimmung der Distanzvektoren kann mit dem Einsatz von FPGAs sinnvoll beschleunigt werden

26 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 25 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Ausblick Viele Fragen der softwareseitigen statistischen Auswertung sind noch ungeklärt, besonders die Anforderungen an die Qualität der Modellbildes Die Nutzbarkeit von zeitlich versetzt zur Verfügung stehenden Parametern ist untersuchen Welche Parameter sind vorzugsweise aus welcher Erscheinungsform (Bild oder Kantendarstellung) zu extrahieren ?

27 Arbeitsberatung der ITG Fachgruppe 3.1.2 Matthias Fiedler, Gunter Scheller 13. Juni 2003 26 Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik Fachbereich Elektronische Schaltungen und Systeme Technische Universität Ilmenau Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit