3D Motion Analysis via Energy Minimization

Dr. Andreas Wedel

Zen­tra­les The­ma der Arbeit ist die Ent­wick­lung von Metho­den und Algo­rith­men für Fah­reras­sis­tenz­sys­te­me. Mit Hil­fe von im Fahr­zeug instal­lier­ter Sen­so­rik und ent­spre­chen­den Algo­rith­men sol­len auto­ma­tisch früh­zei­tig Gefah­ren iden­ti­fi­ziert wer­den und gege­be­nen­falls Warn­si­gna­le aus­ge­sen­det oder sogar Brems­vor­gän­ge ein­ge­lei­tet wer­den. Aus Bild­ver­ar­bei­tungs­sicht bie­tet die Fah­reras­sis­tenz vie­le span­nen­de Her­aus­for­de­run­gen, da man es mit mul­ti­plen Sen­so­ren zu tun hat (meh­re­re Kame­ras, Iner­ti­al­sen­so­ren, Radar, Lidar, Infra­rot­sen­so­ren), mit sehr kom­ple­xen Real­welt­be­din­gun­gen (schwan­ken­de Beleuch­tungs- und Sicht­ver­hält­nis­se, kom­ple­xe und beweg­te Sze­nen, beweg­te Kame­ras) und die ent­spre­chen­den Ver­fah­ren unter star­ken Anfor­de­run­gen an Robust­heit und Lauf­zeit ste­hen.

Die Pro­mo­ti­ons­ar­beit lie­fert das welt­weit prä­zi­ses­te und schnells­te Ver­fah­ren zur dich­ten Schät­zung von Objekt­be­we­gun­gen in Ste­reo-Kame­ra­bil­dern unter auto­mo­ti­ve-Bedin­gun­gen. Ein Bei­spiel für solch ein Bewe­gungs­feld ist in unten abge­bil­de­ter Bil­der­col­la­ge zu fin­den. Die Sze­ne vor dem Fahr­zeug (links dar­ge­stellt) wird mit einem Ste­reo­ka­me­ra­sys­tem (mit­tig) beob­ach­tet. Der Farb­ver­lauf in der rekon­stru­ier­ten Sze­nendar­stel­lung (im Bild rechts) kodiert die Geschwin­dig­keit der beob­ach­te­ten Bewe­gungs­vek­to­ren, von grün für sta­tio­när nach rot für bewegt. Man beach­te die kor­rek­te Schät­zung der Fuß- und Hand­be­we­gung der lau­fen­den Per­son. In einem zwei­ten Schritt wer­den dann aus die­sen Daten zusam­men­hän­gen­de Objek­te im Kame­ra­bild der Ste­reo­ka­me­ra seg­men­tiert. Die in der Dis­ser­ta­ti­on ent­wi­ckel­ten Ver­fah­ren über­tref­fen exis­tie­ren­de Ver­fah­ren in Genau­ig­keit, Dich­te und Lauf­zeit. Ste­reo­bild­paa­re mit 640 x 480 Pixel pro Bild wer­den in Echt­zeit mit 10 Hz aus­ge­wer­tet. Die Dis­ser­ta­ti­on ist somit von weit­rei­chen­dem prak­ti­schen Nut­zen für viel­fäl­ti­ge kame­ra­ba­sier­te Anwen­dun­gen im Maschi­nen­bau, in der Sicher­heits­tech­nik und in der Auto­mo­bil­in­dus­trie. Wäh­rend der Dis­ser­ta­ti­on wur­den neue mathe­ma­ti­sche Ver­fah­ren im Bereich der nume­ri­schen Opti­mie­rung mit­tels Ener­gie­mi­ni­mie­rung erforscht und in diver­sen wis­sen­schaft­li­chen Publi­ka­tio­nen ver­öf­fent­licht.

Die der Arbeit zugrun­de­lie­gen­den For­schun­gen wur­den teil­wei­se in der For­schungs­grup­pe von Herrn Dr. Uwe Fran­ke der Fir­ma Daim­ler in Stutt­gart und teil­wei­se in der Arbeits­grup­pe von Herrn Prof. Dr. Dani­el Cremers an der Uni­ver­si­tät Bonn durch­ge­führt. Die voll­stän­di­ge Arbeit lässt sich her­un­ter­la­den: http://hss.ulb.uni-bonn.de/2009/1964/1964.htm Dr. Andre­as Wedel stu­dier­te Mathe­ma­tik und Infor­ma­tik an der Uni­ver­si­tät in Bonn. Seit März 2009 ist er in der For­schungs- und Ent­wick­lungs­ab­tei­lung der Daim­ler AG in Sin­del­fin­gen beschäf­tigt.