Punktbasiertes 3D-Tracking starrer und dynamischer Modelle mit einem Stereokamerasystem für Mixed Reality - Schwald, B. (TU Darmstadt, Fachbereich Informatik, 2006)
Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, auf Basis der bereits durch ein Stereokamerasystem zur Laufzeit rekonstruierten Menge von 3D-Punkten, Algorithmen zu entwickeln, die in Echtzeit eine Verfolgung von Objekten und/oder Personen zulässt (Tracking). Die Algorithmen sollen auch für Systeme geeignet sein, die mit möglichst einfacher Hardware auskommen. Dazu zählen insbesondere Stereokamerasysteme mit nur zwei Kameras, die für den VR- und AR-Bereich besonders geeignet sind. Ein Schwerpunkt dieser Arbeit besteht in der Eignung der Algorithmen für Infrarottrackingsysteme, bei denen die rekonstruierten 3D-Punkte die Koordinaten einheitlicher kugelförmiger, also nicht unterscheidbarer, Marker sind. Weitere Grundlagen für die gesamte Verarbeitungspipeline eines solchen Trackingsystems, also Kalibrierung der Kameras und Bildverarbeitung, Rekonstruktion der 3D-Punkte sowie die Filterung der Trackingergebnisse sollen hinsichtlich der Zusammenhänge mit den zu entwickelnden Trackingalgorithmen kurz dargestellt werden. Für die Trackingalgorithmen selbst soll eine Unterteilung in verschiedene Bereiche erfolgen. Dies sind unter anderem die Verfolgung einzelner Punkte, die Verfolgung einer beliebigen Anzahl relativ zueinander fest (starr) positionierter Punkte oder die Verfolgung einer sich verändernden (dynamischen) Anordnung von Punkten. Für die verschiedenen Bereiche sollen jeweils Modelle entwickelt werden, die eine effiziente und zuverlässige Verfolgung unterstützen. Neben dem eigentlichen Tracking soll dabei auch das Initialisieren, beziehungsweise das Anlernen der Modelle, behandelt werden. Die hierzu notwendige Erweiterung eines 3D-Punktes durch ein Punktmodell, welches Zusatzinformationen trägt, wie zum Beispiel dessen letzte Position oder bestimmte Indizes, soll so formuliert werden, dass es für alle hier entwickelten Trackingalgorithmen verwendbar ist. Dies soll insbesondere eine Kombination oder alternative Nutzung verschiedener Trackingalgorithmen innerhalb eines Trackingframeworks erlauben. Neben der Entwicklung der Theorie für die Trackingalgorithmen soll der direkte Bezug zu praktischen Anwendungen dargestellt werden. Insbesondere die durch die Anwendungen vorgegebenen Anforderungen an die Trackingalgorithmen sollen dabei berücksichtigt werden.