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Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme.

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Präsentation zum Thema: "Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme."—  Präsentation transkript:

1 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 1/36 Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Oberseminar TAMS: 22. Juni 2003

2 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 2/36

3 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 3/36 Inspiration Biologie omnidirektionale Sicht in der Natur: Tag-Insekten Nacht-Insekten Krustentieren Beispiel: Gigantocypris Große Augen Optik wie bei Teleskopen einfallendes Licht Lücke

4 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 4/36 Übersicht Biologie Omnivision-Systeme Fixed Viewpoint Contstraint Eigenschaften catadioptischer Systeme Panoramabilder Anwendungen in der Robotik

5 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 5/36 Übersicht Biologie Omnivision-Systeme Fixed Viewpoint Contstraint Eigenschaften catadioptischer Systeme Panoramabilder Anwendungen in der Robotik

6 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 6/36 Omnidirektionale Sichtsysteme Drei unterschiedliche Systeme: 1.Fischauge-Objektiv 2.rotierende Kamera 3.catadioptrische Sichtsysteme dioptrics Linsen catoptrics Spiegel

7 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 7/36 Geschichte 1970: U.S.-Patent von Rees Kamera & hyberbolider Spiegel 1990: Echtzeit-Verarbeitung der Bilddaten konische, sphärische und hyperbolide Spiegel 1997: Theoretische Analyse von Nayar & Baker paraboloider Spiegel mit telezentrischer Linse

8 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 8/36 Spiegel-Designs

9 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 9/36 Vor- und Nachteile Kann das omnidirektionale Bild in ein normales perspektivisches Bild umgewandelt werden? Wie schmal ist der Astigmatismus? Werden Standard-Linsen und Kameras benutzt? Wie groß ist der vertikale Blickwinkel?

10 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 10/36 Übersicht Biologie Omnivision-Systeme Fixed Viewpoint Contstraint Eigenschaften catadioptischer Systeme Panoramabilder Anwendungen in der Robotik

11 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 11/36 Single Viewpoint Projektionszentrum des Spiegels ermöglicht geometrisch korrekte Projektionen Zuordnung: Intensitätswert eines Pixel Lichtstrahl aus bestimmter Richtung Zuordnung kann vorausberechnet werden

12 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 12/36 Grundlage: Lochkamera Objekt optische Achse Loch Bildebene Bild Mattscheibe

13 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 13/36 Viewpoint Kamera Spiegel Viewpoint

14 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 14/36 Fixed Viewpoint Constraint (1) optische Achse Bildebene Loch Viewpoint v = (0,0) c p = (0,c) Weltpunkt z r Normale +

15 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 15/36 Fixed Viewpoint Constraint (2) Gesucht: Spiegeloberfläche z (r) Lösung der quadratischen Differentialgleichung:

16 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 16/36 Allgemeine Lösung

17 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 17/36 Lösung (1) k = 2 und c > 0 planer Spiegel:

18 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 18/36 Lösung (2) k 2 und c = 0 konischer Spiegel: v (0,0) = p (0,c)

19 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 19/36 Lösung (3) k > 0 und c = 0 sphärischer Siegel:

20 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 20/36 Lösung (4) k > 0 und c > 0 ellipsoider Spiegel: v p Spiegel Bildebene

21 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 21/36 Lösung (5) k > 2 und c > 0 hyperboloider Spiegel: v p Spiegel Bildebene

22 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 22/36 Übersicht Biologie Omnivision-Systeme Fixed Viewpoint Contstraint Eigenschaften catadioptischer Systeme Panoramabilder Anwendungen in der Robotik

23 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 23/36 Auflösung catadioptrischer Systeme v p Spiegel Bildebene Pixel dA d d

24 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 24/36 Unschärfe v Spiegel Bildebene Weltpunkt f

25 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 25/36 Aufbau zwei Möglichkeiten: Glaskugel Glasröhre v p

26 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 26/36 Reflexionen v p schwarze Nadel

27 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 27/36 Alternative bei Reflektionen v paraboloider Spiegel CCD-Element telezentrische Linse

28 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 28/36 Übersicht Biologie Omnivision-Systeme Fixed Viewpoint Contstraint Eigenschaften catadioptischer Systeme Panoramabilder Anwendungen in der Robotik

29 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 29/36 Panoramabilder Omnidirektional Panorama 359° 180° 0° 0°180°

30 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 30/36

31 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 31/36

32 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 32/36 Panoramabildern Projektion auf Zylinder Interpolation Nearest Neighbour Bilineare Interpolation Bikubische Interpolation Filter Vorteile bei horizontal angewandten Filtern

33 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 33/36 Übersicht Biologie Omnivision-Systeme Fixed Viewpoint Contstraint Eigenschaften catadioptischer Systeme Panoramabilder Anwendungen in der Robotik

34 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 34/36 Anwendungen in der Robotik (1) Lokalisation Snapshot-Vergleich Feature-Extraktion (z.B. Symmetrie) Messgerät Drehungen Tiefenmessung (Stereo)

35 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 35/36 Anwendungen in der Robotik (2) Modellbildung meistens Aufnahmen an mehreren Orten danach Tiefenkarte dann Modell Überwachungskamera Tracking

36 Arbeitsbereich Technische Aspekte Multimodaler Systeme Universität Hamburg Fachbereich Informatik Oberseminar TAMS Grundlagen omnidirektionaler Sichtsysteme Daniel Westhoff 36/36 Danke für die Aufmerksamkeit!


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