Im Jülich Supercomputing Centre des Forschunszentrums Jülich ist neben dem Betrieb von Superrechnern die mathematische Modellierung und wissenschaftliche Simulation ein großes Arbeitsgebiet. Ein Projekt ist dabei die Modellierung der Bewegungen von Fußgängern. Unter anderem werden dabei Laufwege von einzelnen Personen durch Einzel- oder Stereokameras erfasst, welche Aufnahmen und Daten liefern, die eine geeignete Modellentwicklung und Modellverifikation ermöglichen.

Bei den herkömmlichen im Handel erhältlichen Stereokameras ist das Problem, dass die beiden Linsensysteme fest zueinander ausgerichtet sind. Da aber in vielen Fällen eine höhere Varibilität und eine individuelle Einstellung gefordert ist, soll ein Stereosystem aus zwei unabhängigen Kameras konstruiert werden. Dieses ist dann flexibel, zum Beispiel im Abstand der zwei Linsen zueinander, einstellbar. Die zwei Kameras müssen kalibriert und entsprechend zueinander ausgerichtet werden. Nötig sind dabei Verfahren aus der digitalen Bildverarbeitung und Kameratechnik: Entzerrung, Rektifizierung etc.. Mit Hilfe des kalibrierten Stereosystems können anschließend Stereoaufnahmen gemacht werden, die es zulassen, Informationen über den Abstand eines Punktes zur Kamera zu gewinnen. Die Berechnung des Abstandes geschieht über Disparitäten, welche die Differenz zwischen den Koordinaten zweier korrespondierender Bildpunkte beschreibt. Der Abstand eines Pixels zur Kamera lässt sich dann mathematisch als invers proportional zur Disparität definieren.

Das Ergebnis dieser Ausarbeitung ist, neben der Konstruktion eines individuellen Stereosystems, die Erzeugung eines Verbundes aus Kameras, eines Stereogrids. Dieses gewährleistet eine vergrößerte Beobachtungsfläche, die über einen Kamerasichtbereich hinausgeht und eine Observierung von größeren Szenen ermöglicht.

Die Arbeit hat gezeigt, dass mittels der vorher erlangten Erkenntnisse und Modelle zur Stereokalibrierung die Konstruktion des Stereogrids verständlich und zu realisieren ist. Durch die vorgestellte Stereokalibrierung, die im Wesentlichen durch die Entzerrung und der damit verbundenen Berechnung der intrinsischen und extrinsischen Parameter geschieht, kann auch die korrekte Ausrichtung der Kameras im Stereogrid erreicht werden. Die geometrischen Beziehungen und die Abhängigkeiten der Kameras zueinander müssen im Vergleich zum einzelnen Stereosystem erweitert und angepasst werden, sind aber dennoch über die erläuterte perspektivische Transformation bestimmbar.

Vortrag (2.2MB)

Masterarbeit (5.2MB)