DE102008019795A1 - Method for adapting an object model to a three-dimensional point cloud by correcting erroneous correspondences - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines Objektmodells (OM) an eine dreidimensionale Punktwolke (PW), bei dem die Punktwolke (PW) mittels eines Stereo-Verfahrens (S1) aus zwei Bildern (B1, B2) erzeugt und ein Clustering-Verfahren (S2) auf die Punktwolke (PW) angewandt wird, um zu jeweils einem Cluster (CL) gehörige Punkte zu identifizieren, und wobei anschließend eine Modellanpassung (S3) durchgeführt wird, bei der mindestens ein Objektmodell (OM) mindestens einem Cluster (CL) überlagert und eine optimale Position des Objektmodells (OM) bezüglich des Clusters (CL) ermittelt wird und wobei eine Korrektur (S4) von Fehlzuordnungen von Punkten mittels des angepassten Objektmodells (OM) durchgeführt wird, wobei mindestens zwei Itering-Verfahren (S2), der Modellanpassung (S3) und der Korrektur (S4) von Fehlzuordnungen durchgeführt werden, wobei ab der zweiten Iteration aus der vorherigen Iteration eine Wahrscheinlichkeit des Aufenthaltsortes für mindestens einen der Punkte in der Punktwolke (PW, PW') bestimmt und bei der Bildung von Korrespondenzen im Stereo-Verfahren (S1) berücksichtigt wird.The invention relates to a method for adapting an object model (OM) to a three-dimensional point cloud (PW), in which the point cloud (PW) is generated from two images (B1, B2) by means of a stereo method (S1) and a clustering method (FIG. S2) is applied to the point cloud (PW) in order to identify points belonging to a respective cluster (CL), and subsequently a model adaptation (S3) is carried out in which at least one object model (OM) overlays at least one cluster (CL) and an optimal position of the object model (OM) with respect to the cluster (CL) is determined and wherein a correction (S4) of misallocations of points is performed by means of the adapted object model (OM), wherein at least two iterations (S2), the model matching (S3) and the correction (S4) of misalignments are performed, starting from the second iteration from the previous iteration, a probability of the location for at least one of the P determined in the point cloud (PW, PW ') and in the formation of correspondences in the stereo method (S1) is taken into account.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung eines Objektmodells an eine dreidimensionale Punktwolke, bei dem die Punktwolke mittels eines Stereo-Verfahrens aus zwei Bildern erzeugt und ein Clustering-Verfahren auf die Punktwolke angewandt wird, um zu jeweils einem Cluster gehörige Punkte zu identifizieren, und wobei anschließend eine Modellanpassung durchgeführt wird, bei der mindestens ein Objektmodell mindestens einem Cluster überlagert und eine optimale Position des Objektmodells bezüglich des Clusters ermittelt wird, und wobei eine Fehlzuordnung von Punkten mittels des angepassten Objektmodells korrigiert wird.The The invention relates to a method for adapting an object model to a three-dimensional point cloud, in which the point cloud by means of a stereo method of two images and generates a clustering method is applied to the point cloud to points belonging to each cluster and then model matching is carried out at the at least one object model superimposed on at least one cluster and an optimal position of the object model with respect to the cluster, and wherein a misallocation of points by means of the adapted object model is corrected.

Zur Identifizierung von Objekten und ihrer dreidimensionalen Lagebestimmung werden Objektmodelle verwendet. Bei der Anpassung eines Objektmodells an eine 3D-Punktwolke kommt es bei bekannten Verfahren ( Schmidt, J., Wähler, C, Krüger, L, Gövert, T., Hermes, C, 2007. 3D Scene Segmentation and Object Tracking in Multiocular Image Sequences. Proc. Int. Conf. an Computer Vision Systems (ICVS), Bielefeld, Germany. ) oftmals zu Mehrdeutigkeiten (falsch positive Zuordnungen). Das Objekt wird in der Punktwolke mehrfach gefunden, obwohl es nicht so oft bzw. gar nicht vorhanden ist. Ein weiteres Problem, welches sich auf die Modellanpassung bezieht, ist die Ungenauigkeit der Anpassung. Derzeit übliche Stereoverfahren basieren meist auf der Suche von Merkmalen (Kanten, Punkte, Ecken, Pixelblöcke, usw.) in einem linken und einem rechten Bild und der anschließenden Zuordnung gleicher/ähnlicher Merkmale zueinander. Alternativ werden oftmals auch die Inhalte lokaler Bildfenster hinsichtlich ihrer Ähnlichkeit untersucht. Der so genannte Disparitätswert wird dann ermittelt, indem man den Versatz der zugeordneten Merkmale oder Bildfenster im linken und im rechten Bild zueinander bestimmt. Unter der Voraussetzung eines kalibrierten Kamerasystems kann durch Triangulation anschließend aus dem Disparitätswert dem zugehörigen Bildpunkt ein Tiefenwert zugeordnet werden. In manchen Fällen kommt es zu falschen Tiefenwerten aufgrund fehlerhafter Zuordnung. Dies geschieht häufig bei sich wiederholenden Strukturen im Bild, wie z. B. Finger der Hand, Wald, etc. bei kantenbasierten Stereoverfahren. Die aus der Fehlzuordnung entstehenden 3D-Punkte bezeichnet man als Fehlkorrespondenzen bzw. Ausreißer. Abhängig von der Wahl von Merkmalen tritt dieser Effekt mehr oder wenig häufig auf, ist aber ohne weitere Annahmen grundsätzlich nie auszuschließen. Diese Fehlkorrespondenzen beeinflussen die Anpassung des Objektmodells negativ, da sie zu einer Verschlechterung der Repräsentation der Szene durch die 3D-Punktwolke führen.Object models are used to identify objects and their three-dimensional orientation. When adapting an object model to a 3D point cloud, known methods ( Schmidt, J., Voters, C, Krüger, L., Gövert, T., Hermes, C., 2007. 3D Scene Segmentation and Object Tracking in Multiocular Image Sequences. Proc. Int. Conf. to Computer Vision Systems (ICVS), Bielefeld, Germany. ) often to ambiguities (false positive assignments). The object is found multiple times in the point cloud, although it does not exist that often or not at all. Another problem related to model matching is the inaccuracy of the fit. Currently common stereo methods are usually based on the search of features (edges, points, corners, pixel blocks, etc.) in a left and a right image and the subsequent assignment of the same / similar features to each other. Alternatively, the contents of local image windows are often examined with regard to their similarity. The so-called disparity value is then determined by determining the offset of the associated features or image windows in the left and right images to each other. On the assumption of a calibrated camera system, triangulation can then be used to assign a depth value to the associated pixel from the disparity value. In some cases, incorrect depth values occur due to incorrect assignment. This often happens in repetitive structures in the image, such. Finger fingers, forest, etc. in edge-based stereo methods. The resulting from the misallocation 3D points are referred to as mismatches or outliers. Depending on the choice of features, this effect occurs more or less frequently, but can never be ruled out without further assumptions. These erroneous correspondences adversely affect the adaptation of the object model, since they lead to a deterioration in the representation of the scene by the 3D point cloud.

In der Literatur sind verschiedene Verfahren bekannt, die sich mit dem Problem der Fehlkorrespondenzen beschäftigen. Ein Großteil der Methoden versucht, die Ausreißer zu erkennen, um sie anschließend zu eliminieren. Nachteil hierbei ist die geringer werdende Anzahl an 3D-Punkten bzw. der dadurch verursachte Verlust an Information. Andere Verfahren [ Hirschmuller, H., 2005. Accurate and Efficient Stereo Processing by Semi-Global Matching and Mutual Information, Proc. IEEE Conf. an Computer Vision and Pattern Recognition, San Diego, USA. ] wiederum versuchen, beispielsweise durch Annahme von abschnittsweise glatten Oberflächen das Problem zu unterdrücken. Durch solche Glattheitsannahmen werden feine Strukturen nicht mehr erkennbar, was zu einem Informationsverlust führt. Außerdem liefern diese Verfahren nur dort gute Ergebnisse, wo wirklich mit glatten Oberflächen zurechnen ist.Various methods are known in the literature dealing with the problem of mismatches. Most of the methods try to detect the outliers and then eliminate them. The disadvantage here is the decreasing number of 3D points or the resulting loss of information. Other methods Hirschmuller, H., 2005. Accurate and Efficient Stereo Processing by Semi-Global Matching and Mutual Information, Proc. IEEE Conf. at Computer Vision and Pattern Recognition, San Diego, USA. ] in turn try to suppress the problem, for example, by accepting sections of smooth surfaces. By such smoothness assumptions fine structures are no longer recognizable, resulting in a loss of information. In addition, these methods provide good results only where smooth surfaces are really a factor.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Anpassung eines Objektmodells an eine dreidimensionale Punktwolke anzugeben.It It is an object of the invention to provide an improved method of adaptation of an object model to indicate a three-dimensional point cloud.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The The object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.advantageous Further developments are the subject of the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Anpassung eines Objektmodells an eine dreidimensionale Punktwolke wird die Punktwolke mittels eines Stereo-Verfahrens aus zwei Bildern erzeugt und ein Clustering-Verfahren auf die Punktwolke angewandt, um zu jeweils einem Cluster gehörige Punkte zu identifizieren.at a method of adaptation according to the invention of an object model to a three - dimensional point cloud becomes the Point cloud generated by means of a stereo method of two images and a clustering method applied to the point cloud to identifying points belonging to each cluster.

Zur Erzeugung der dreidimensionalen Punktwolke kann ein beliebiges Stereoverfahren eingesetzt werden, beispielsweise ein raum-zeitliches Stereoverfahren, wie es in [ Schmidt, J. Wähler, C., Krüger, L., Gövert, T. Hermes, C. 2007. 3D Scene Segmentation and Object Tracking in Multiocular Image Sequences. Proc. Int. Conf. On Computer Vision Systems (ICVS), Bielefeld, Germany ] beschrieben ist. In dieser Schrift ist auch ein Clustering-Verfahren beschrieben, das beispielsweise im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden kann.To generate the three-dimensional point cloud, any stereo method may be used, for example, a spatio-temporal stereo method as described in US Pat. Schmidt, J. Wähler, C., Krüger, L., Gövert, T. Hermes, C. 2007. 3D Scene Segmentation and Object Tracking in Multiocular Image Sequences. Proc. Int. Conf. On Computer Vision Systems (ICVS), Bielefeld, Germany ] is described. This document also describes a clustering method which can be used, for example, in the method according to the invention.

Beim Clustering werden Punkte der Punktwolke, von denen angenommen wird, dass sie zu demselben Objekt gehören, zu so genannten Clustern zusammengefasst.At the Clustering become points of the point cloud that is assumed that they belong to the same object, to so-called clusters summarized.

Auf das Clustering folgend findet eine Modellanpassung statt, bei der mindestens ein Objektmodell mindestens einem Cluster überlagert und eine optimale Position des Objektmodells bezüglich des Clusters ermittelt wird. Hierbei kann insbesondere ein Modellanpassungsverfahren eingesetzt werden, wie es in [ Zhang, Z., 1992. Iterative Point Matching for Registration of Free-Form Curves, INRIA Technical Report 1658 ] beschrieben ist.Following the clustering, a model adaptation takes place in which at least one object model is superimposed on at least one cluster and an optimal position of the object model with respect to the cluster is determined. In particular, a model adaptation method can be used here, as in [ Zhang, Z., 1992. Iterative Point Matching for Registration of Free-Form Curves, INRIA Technical Report 1658 ] is described.

Infolge der Modellanpassung können einem Cluster fälschlicherweise zugeordnete Punkte identifiziert und eliminiert werden. Ebenso können fälschlicherweise außerhalb des betrachteten Clusters isoliert oder in einem anderen Cluster liegende Punkte, so genannte Ausreißer, als dem betrachteten Cluster zugehörig identifiziert und die Zuordnung entsprechend korrigiert werden.As a result Model matching may mislead a cluster assigned points are identified and eliminated. Likewise erroneously outside of the considered cluster isolated or lying in another cluster points, so-called Outliers, as belonging to the considered cluster identified and the assignment be corrected accordingly.

Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Iterationen mit dem Stereo-Verfahren, dem Clustering-Verfahren, der Modellanpassung und der Korrektur von Fehlzuordnungen durchgeführt, wobei nach der Korrektur der Fehlzuordnungen in das Stereoverfahren rückgekoppelt wird, um die Korrespondenzzuordnung an dieser Stelle nicht nur für diesen Punkt, sondern gegebenenfalls für weitere betroffene Punkte zu verbessern. Dabei wird ab der zweiten Iteration für mindestens einen der Punkte, insbesondere für einen in der vorherigen Iteration als fehlzugeordnet identifizierten und korrigierten Punkt eine Wahrscheinlichkeit seines Aufenthaltsortes in der dreidimensionalen Punktwolke bestimmt, da er sich möglichst auf der Oberfläche des dem Objektmodell ähnelnden Objekts bzw. Clusters befinden muss. Bei der Bildung von Korrespondenzen im Stereo-Verfahren wird nun nicht nur die Ähnlichkeit von Bildbereichen sondern auch die Wahrscheinlichkeit des Aufenthaltsortes berücksichtigt, wodurch sich die Qualität der Punktwolke verbessert, da weniger Fehlzuordnungen auftreten.According to the invention at least two iterations using the stereo method, the clustering method, model matching and correction of misallocations, being after correcting the misallocations in the stereo method is fed back to the correspondence assignment at this Place not only for this point, but if necessary for further affected points. It will from the second iteration for at least one of the points especially for one in the previous iteration as misidentified and corrected point a probability of his whereabouts in the three-dimensional point cloud, as he is possible on the surface of the Object model or cluster. When forming correspondences in the stereo method is now not only the similarity of image areas but also considers the probability of residence, which improves the quality of the point cloud, since fewer misalignments occur.

Beispielsweise wird bei Betrachtung von Fingern einer Hand, die einander sehr ähnlich sind, ein Punkt mit höherer Wahrscheinlichkeit dem richtigen Finger anstatt einem benachbarten Finger zugeordnet.For example When looking at fingers of one hand, they are very similar to each other are a point with a higher probability the right finger instead of a neighboring finger assigned.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, Bildbereiche herauszusegmentieren, die repetitive Strukturen zeigen, an denen besonders häufig durch Stereoverfahren Fehlzuordnungen vorgenommen werden, was zu einer stark fehlerbehafteten Tiefenkarte der Szene führt. Repetitive Strukturen im Bild werden beispielsweise durch die Ermittlung von signifikanten lokalen Maxmima in durch eine Fouriertransformation auf Bildregionen gewonnenen Amplitudenspektren detektiert. Die zu den so markierten Bildpixeln gehörigen 3D-Punkte bilden hierbei einen Cluster, d. h. das Clustering erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch den beschriebenen Detektor für repetitive Bildstrukturen. Das Modell der Szene besteht vorzugsweise aus einer oder mehreren Ebenen. Die Frequenzen, an denen im Amplitudenspektrum Maxima auftreten, werden verwendet, um auf Basis der Kameraparameter Sehstrahlen zu modellieren, die wiederum eine Schar von Ebenen definieren, die parallel zur realen Objektebene liegen. Der Normalenvektor dieser Ebenenschar definiert daher den Normalenvektor der Objektebene. Unter Zuhilfenahme der initialen Stereoanalyse wird die Objektebene z. B. nach Transformation der Ebenenschar in den durch die Koordinaten u (horizontale Bildkoordinate), v (vertikale Bildkoordinate) und d (Disparität) aufgespannten Disparitätsraum anhand der maximalen Häufung von 3D-Punkten in diesem (uvd)-Raum ermittelt (vgl. schwarze Punkte in 3).An advantageous embodiment of the solution according to the invention is to segment out image areas which exhibit repetitive structures in which misregistrations are particularly frequently performed by stereo methods, which leads to a deeply flawed depth map of the scene. Repetitive structures in the image are detected, for example, by the determination of significant local maxima in amplitude spectra obtained by Fourier transformation on image regions. The 3D points belonging to the image pixels marked in this way form a cluster, ie the clustering takes place in this exemplary embodiment by the described detector for repetitive image structures. The model of the scene preferably consists of one or more levels. The frequencies at which maxima occur in the amplitude spectrum are used to model visual rays based on the camera parameters, which in turn define a family of planes parallel to the real object plane. The normal vector of this group of planes therefore defines the normal vector of the object plane. With the aid of the initial stereo analysis, the object level z. For example, after transformation of the set of planes into the disparity space spanned by the coordinates u (horizontal image coordinate), v (vertical image coordinate) and d (disparity), the maximum accumulation of 3D points in this (uvd) space is determined (see black dots in 3 ).

Auch kann zusätzlich oder alternativ aus mindestens einem der beiden Bilder eine so genannte Wahrscheinlichkeitskarte erstellt werden, die im Folgenden, wie in der Literatur üblich, als Attention-Map bezeichnet wird. Dies ist im Detail in [ Tanaka, M., Hotta, K., Kurita, T., Mishima, T., 2008. Dynamic Attention Map by Ising Model for Human Face Detection, Int. Conf. On Pattern Recognition, Brisbane, Australia. ] beschrieben. Zur Erstellung der Attention-Map wird ein Klassifikator benutzt, beispielsweise der in [ Wähler, C., Anlauf, J. K., 1999. A Time Delay Neural Network Algorithm for Estimating Image-pattern Shape and Motion, Image and Vision Computing 17, pp. 281–294 ] beschriebene TDNN. Dieser Klassifikator wird zuvor mit Beispielbildern eines Beispielobjekts trainiert. Mit der Attention-Map kann eine Aussage darüber getroffen werden, ob sich ein dem Beispielobjekt ähnliches Objekt in der Szene befindet bzw. wie viele dieser Objekte in der Szene vorhanden sind. Die Attention-Map erlaubt darüber hinaus eine Aussage darüber, wie wahrscheinlich es ist, dass sich ein solches Objekt an einem bestimmten Ort befindet.Also, in addition or as an alternative, at least one of the two images can be used to create a so-called probability map, which is referred to below as the attention map, as is customary in the literature. This is in detail in [ Tanaka, M., Hotta, K., Kurita, T., Mishima, T., 2008. Dynamic Attention Map by Ising Model for Human Face Detection, Int. Conf. On Pattern Recognition, Brisbane, Australia. ]. A classifier is used to create the attention map, for example the one in [ Wähler, C., Anlauf, JK, 1999. A Time Delay Neural Network Algorithm for Estimating Image-pattern Shape and Motion, Image and Vision Computing 17, pp. 281-294 ] described TDNN. This classifier is previously trained with sample images of a sample object. With the attention map, a statement can be made as to whether an object similar to the example object is in the scene or how many of these objects are present in the scene. The Attention Map also allows you to tell how likely it is that such an object is in a particular location.

Die Attention-Map kann nun unterstützend beim Clustering-Verfahren und/oder bei der Modellanpassung berücksichtigt werden. Beim Clustering-Verfahren dient die Attention-Map der Selektion geeigneter Cluster für die nachfolgende Modellanpassung. Bei der Modellanpassung kann die Attention-Map insbesondere zur Berechnung einer initialen Pose des Modells benutzt werden, von der ausgehend die Modellanpassung vorgenommen wird. Hierdurch verbessert sich das Konvergenzverhalten der Modellanpassung. Eine gute Initialisierung führt bei der Modellanpassung zudem dazu, dass das Problem von lokalen Minima umgangen wird, die zu einer suboptimalen Anpassung führen können.The Attention Map can now be supportive in the clustering process and / or taken into account during model adaptation. In the clustering method, the attention map serves the selection more appropriately Cluster for the subsequent model adaptation. In the model adaptation the Attention-Map can be used to calculate an initial pose of the model, starting from the model adaptation is made. This improves the convergence behavior the model adaptation. A good initialization leads to the Model adaptation also causes the problem of local minima which leads to a suboptimal adaptation can.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.in the Below is an embodiment of the invention based a drawing explained in more detail.

Dabei zeigt:there shows:

1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Anpassung eines Objektmodells an eine dreidimensionale Punktwolke. 1 a flowchart of a method for adapting an object model to a dreidi metric point cloud.

In 1 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Anpassung eines Objektmodells OM an eine dreidimensionale Punktwolke PW gezeigt. Zunächst werden zwei stereoskopisch aufgenommene Bilder B1, B2 einem Stereo-Verfahren S1 zugeführt. Dieses bildet Korrespondenzpaare aus Punkten beider Bilder B1, B2. Das Resultat ist eine dreidimensionale Punktwolke PW. Mit einem Clusteringverfahren S2 wird die Punktwolke PW segmentiert, das heißt Cluster CL mit zusammengehörigen Punkten gebildet.In 1 1 is a flow chart of a method for adapting an object model OM to a three-dimensional point cloud PW. First, two stereoscopically recorded images B1, B2 are supplied to a stereo method S1. This forms correspondence pairs from points of both pictures B1, B2. The result is a three-dimensional point cloud PW. With a clustering method S2, the point cloud PW is segmented, that is to say formed cluster CL with associated points.

Auf das Clusteringverfahren S2 folgend findet eine Modellanpassung S3 statt, bei der mindestens ein Objektmodell OM mindestens einem Cluster CL überlagert und eine optimale Position des Objektmodells OM bezüglich des Clusters CL ermittelt wird.On following the clustering process S2, a model adaptation S3 is found instead of at least one object model OM is superimposed on at least one cluster CL and an optimal position of the object model OM with respect of cluster CL.

Mit den nun in ihrer Lage und Pose identifizierten Objekten O können während einer Korrektur S4 von Fehlzuordnungen einem Cluster CL fälschlicherweise zugeordnete Punkte identifiziert und eliminiert werden. Ebenso können fälschlicherweise außerhalb des betrachteten Clusters CL isoliert oder in einem anderen Cluster CL liegende Punkte, so genannte Ausreißer, als dem betrachteten Cluster CL zugehörig identifiziert und die Zuordnung entsprechend korrigiert werden, wobei eine korrigierte Punktwolke PW' und korrigierte Cluster CL' entstehen.With the objects O now identified in their position and pose during a correction S4 of misallocations to a cluster CL incorrectly identified points and identified be eliminated. Likewise, mistakenly isolated from the considered cluster CL or in one other cluster CL lying points, so-called outliers, identified as belonging to the considered cluster CL and the assignment are corrected accordingly, with a corrected point cloud PW 'and corrected clusters CL' arise.

Es werden mindestens zwei Iterationen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchgeführt. Dabei wird nach der Korrektur der Fehlzuordnungen S4 in das Stereoverfahren S1 zurückgekoppelt. Dabei wird ab der zweiten Iteration für mindestens einen der Punkte, insbesondere für einen in der vorherigen Iteration als fehlzugeordnet identifizierten und korrigierten Punkt eine Wahrscheinlichkeit seines Aufenthaltsortes in der dreidimensionalen Punktwolke PW' bestimmt. Bei der Bildung von Korrespondenzen im Stereo-Verfahren S1 wird nun nicht nur die Ähnlichkeit von Bildbereichen sondern auch die Wahrscheinlichkeit des Aufenthaltsortes berücksichtigt, wodurch sich die Qualität der Punktwolke PW verbessert, da weniger Fehlzuordnungen auftreten.It be at least two iterations of the invention Procedure performed. It will after the correction the misalignments S4 fed back into the stereo method S1. This is from the second iteration for at least one of the points, especially for one in the previous iteration as misassigned and corrected point a probability of his whereabouts in the three-dimensional point cloud PW '. When forming correspondences in the stereo method S1 now not only the similarity of image areas but also takes into account the probability of residence, whereby the quality of the point cloud PW improves, because fewer misalignments occur.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform des Verfahrens zur Anpassung des Objektmodells OM an die dreidimensionale Punktwolke PW gezeigt. Das Verfahren entspricht dem in 1 Gezeigten. Zusätzlich werden jedoch die Schritte Clusteringverfahren S2 und/oder Modellanpassung S3 mittels einer Wahrscheinlichkeitskarte AM unterstützt, die den Gepflogenheiten in der Literatur entsprechend im Folgenden als Attention-Map AM bezeichnet wird.In 2 A second embodiment of the method for adapting the object model OM to the three-dimensional point cloud PW is shown. The procedure is the same as in 1 Shown. In addition, however, the steps clustering method S2 and / or model adaptation S3 are supported by means of a probability map AM, which according to the practices in the literature is referred to below as attention map AM.

Die Attention-Map AM wird in einem Erstellungsschritt S6 aus mindestens einem der beiden Bilder B1, B2 erstellt. Zur Erstellung der Attention-Map AM wird ein Klassifikator KL benutzt. Dieser Klassifikator KL wird zuvor mit Beispielbildern eines Beispielobjekts BO in einem Trainingsschritt S5 trainiert. Mit der Attention-Map AM kann eine Aussage darüber getroffen werden, ob sich ein dem Beispielobjekt BO ähnliches Objekt O in der Szene befindet bzw. wie viele dieser Objekte O in der Szene vorhanden sind. Die Attention-Map AM erlaubt darüber hinaus eine Aussage darüber, wie wahrscheinlich es ist, dass sich ein solches Objekt O an einem bestimmten Ort befindet.The Attention Map AM is in a creation step S6 from at least one of the two images B1, B2 created. To create the attention map AM a classifier KL is used. This classifier KL will previously with example pictures of an example object BO in a training step S5 trains. With the Attention Map AM can make a statement about it whether it is an object similar to the example object BO O is in the scene or how many of these objects O in the scene available. The attention-map AM also allows a statement about how likely it is that yourself such an object O is located at a certain location.

Beim Clustering-Verfahren S2 dient die Attention-Map AM der Selektion geeigneter Cluster CL für die nachfolgende Modellanpassung S3. Bei der Modellanpassung S3 kann die Attention-Map AM insbesondere zur Berechnung einer initialen Pose des Objektmodells OM benutzt werden, von der ausgehend die Modellanpassung S3 vorgenommen wird.At the Clustering method S2 serves the attention map AM of the selection suitable cluster CL for the subsequent model adaptation S3. In the model adaptation S3, the attention map AM can in particular used to calculate an initial pose of the object model OM from which model adaptation S3 is made.

AMAT THE
Attention-Map, WahrscheinlichkeitskarteAttention Map, probability map
B1, B2B1, B2
Bildimage
BOBO
Beispielobjektexample object
CL, CL'CL, CL '
Clustercluster
OO
Objektobject
OMOM
Objektmodellobject model
PW, PW'PW, PW '
Punktwolkepoint cloud
S1S1
Stereo-VerfahrenStereo process
S2S2
Clusteringverfahrenclustering methods
S3S3
Modellanpassungmodel fit
S4S4
Korrektur von Fehlzuordnungencorrection of misallocations
S5S5
Trainingsschritttraining step
S6S6
Erstellungsschritt der Attention-Mapcreating step the attention map

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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Claims (3)

Verfahren zur Anpassung eines Objektmodells (OM) an eine dreidimensionale Punktwolke (PW), bei dem die Punktwolke (PW) mittels eines Stereo-Verfahrens (S1) aus zwei Bildern (B1, B2) erzeugt und ein Clustering-Verfahren (S2) auf die Punktwolke (PW) angewandt wird, um zu jeweils einem Cluster (CL) gehörige Punkte zu identifizieren, und wobei anschließend eine Modellanpassung (S3) durchgeführt wird, bei der mindestens ein Objektmodell (OM) mindestens einem Cluster (CL) überlagert und eine optimale Position des Objektmodells (OM) bezüglich des Clusters (CL) ermittelt wird, und wobei eine Korrektur (S4) von Fehlzuordnungen von Punkten mittels des angepassten Objektmodells (OM) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Iterationen mit dem Stereo-Verfahren (S1), dem Clustering-Verfahren (S2), der Modellanpassung (S3) und der Korrektur (S4) von Fehlzuordnungen durchgeführt werden, wobei ab der zweiten Iteration aus der vorherigen Iteration eine Wahrscheinlichkeit des Aufenthaltsortes für mindestens einen der Punkte in der Punktwolke (PW, PW') bestimmt und bei der Bildung von Korrespondenzen im Stereo-Verfahren (S1) berücksichtigt wird.Method for adapting an object model (OM) to a three-dimensional point cloud (PW), in which the point cloud (PW) is generated from two images (B1, B2) by means of a stereo method (S1) and a clustering method (S2) is applied to the Point cloud (PW) is applied to identify points belonging to each cluster (CL), and then a model adaptation (S3) is performed, wherein at least one object model (OM) at least one cluster (CL) superimposed and an optimal position of the object model (OM) with respect to the cluster (CL), and wherein a correction (S4) of misallocations of points is carried out by means of the adapted object model (OM), characterized in that at least two iterations are performed with the stereo method (S1) , the clustering method (S2), the model adaptation (S3) and the correction (S4) of misalignments are performed, starting from the second iteration from the previous iteration a probability of the whereabouts for at least one of the points in the point cloud (PW, PW ') determined and in the formation of correspondences in the stereo method (S1) is taken into account. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittels mindestens eines Beispielobjekts (BO) trainierter Klassifikator (KL) zur Erstellung einer Wahrscheinlichkeitskarte (AM) verwendet wird, wobei die Wahrscheinlichkeitskarte (AM) auf zumindest eines der Bilder (B1, B2) angewandt und dabei eine Anzahl und/oder Aufenthaltswahrscheinlichkeit mindestens eines dem Beispielobjekt (BO) ähnelnden Objekts (O) im Bild (B1, B2) bestimmt wird, wobei die Wahrscheinlichkeitskarte (AM) beim Clustering-Verfahren (S2) und/oder bei der Modellanpassung (S3) berücksichtigt wird.Method according to claim 1, characterized in that that a trained by means of at least one example object (BO) Classifier (KL) to create a probability map (AM) is used, wherein the probability map (AM) on at least one of the images (B1, B2) applied while a number and / or Probability of residence of at least one example object (BO) similar object (O) in the image (B1, B2) is determined, where the probability map (AM) in the clustering process (S2) and / or during the model adaptation (S3) becomes. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Wahrscheinlichkeitskarte (AM) eine initiale Pose des Objektmodells (OM) bestimmt wird, von der ausgehend die Modellanpassung (S3) vorgenommen wird.Method according to claim 2, characterized in that that by means of the probability map (AM) an initial pose of the object model (OM) is determined, starting from the model adaptation (S3) is made.
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