Diplomarbeit

Kameragestützte Echtzeit Objektverfolgung unter Linux.

Thomas Maurer


Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1. Einleitung
2. Grundlagen
Echtzeit
1. Echtzeitbedingung - Pünktlichkeit
2. Echtzeitbedingung - Auslastung
Harte und weiche Echtzeitbedingung
Farben
Das Auge verglichen mit einer Kamera
Das Erkennen von Farben im Auge
Das RGB-Farbsystem
Das CIE-Farbsystem
3. Objekterkennung/Objektverfolgung
Aufbau einer Objekterkennung
Die Beispielapplikation
Der Datenfluss
Übersicht der Implementierten Techniken
Grabbing
Segmentierung
Verarbeitungsrichtung
Statisches Thresholding
Schwellwertbestimmung mit Hilfe von Histogrammen
Automatische Schwellwertbestimmung
Adaptives Thresholding
Andere Arten der Segmentierung
Differenzbildung
Beleuchtung
Flächenerkennung
Findung der Nachbarn
Randbehandlung
V-Problematik
Objektbewertung
Mengendichte
Kreisflächenähnlichkeit
Die Selektion
Subframing / Verfolgung
4. Grafisches-Fenster
X-Window-Client-Server-Prinzip
X-Window-Nachrichten
Xlib-Fenster
5. Diskussion und Bewertung
System-Auslastung
Methoden-Auslastung
Algorithmen
Tests
Weiterentwicklung und Verbesserung
6. Zusammenfassung und Ausblick
A. Konfiguration des Systems
B. Bedienung der Beispielapplikation
C. Quellcode der Beispielaplikation
D. Rechtliches / Eingetragene Warenzeichen
Glossar
Literatur
Stichwortverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1-1. Möglicher Laboraufbau
2-1. Reaktionsbereich
2-2. Formel der ersten Echtzeitbedingung
2-3. Formel der zweiten Echtzeitbedingung
2-4. Auslastung
2-5. Kostenfunktion einer harten und weichen Echtzeitbedingung
2-6. Nutzenfunktion einer harten, weichen und nicht Echtzeitbedingung
2-7. Das Auge [UniWup1998]
2-8. Die Kamera
2-9. Die Retina [ScoBew1997]
2-10. Der RGB-Farbraum
2-11. Der RGB-Farbraum und der sichtbare Farbraum [Hartl2002]
2-12. CIE-Normfarbtafel [Seilnacht2002]
3-1. Aufbau einer Objekterkennung
3-2. Datenflussdiagramm der Beispielapplikation
3-3. Verschachteltes Grabben
3-4. Verschachteltes Grabben Version 2
3-5. Die Auslastung beim verschachtelten Grabben
3-6. Die Auslastung beim Verschachtelten Grabben mit Deadline-Verletzung
3-7. Die Verarbeitungsrichtung der Segmentierung und der Flächenerkennung
3-8. Threshold über die Summe der Farben
3-9. Beispielcode: Threshold über die Summe der Farben
3-10. Summierender Threshold auf ein Bild angewendet
3-11. Zweistufiges Threshold für jede der drei Farben
3-12. Beispielcode: Zweistufiges Threshold für jede der drei Farben
3-13. Wirkungweise eines zweistufigen Threshold auf jede der drei Farben
3-14. Grauwert-Histogramm des Ballonbildes
3-15. Bewertung von Histogrammen
3-16. Formel zur Errechnung eines Mittelwertes
3-17. Veranschaulichung des Isodata Algorithmus
3-18. Isodata Algorithmus zur Bestimmung eines einfachen Schwellwertes
3-19. Eine Kante mit ihrer ersten und zweiten Ableitung
3-20. Veranschauung eines Image und eines Kernel
3-21. Berechnung einer Convolution
3-22. Formel zur Berechnung einer Convolution
3-23. Typische Kernel
3-24. Formel zu Differenzbildung mit Offset
3-25. 4- und 8-connectivity
3-26. 4-connectivity Nachbarerkennung
3-27. 8-connectivity Nachbarerkennung
3-28. Testbild zur V-Problematik
3-29. Größtmögliche Vereinzelung bei der 8-connectivity
3-30. LABELS Tabelle
3-31. Objekte zur Auswahl
3-32. Formel zur Errechnung der Dichte
3-33. Formel zur Errechnung der Mengendichte
3-34. Änderung der Dichte bei Drehung
3-35. Formel der Kreisflächenähnlichkeit
3-36. Bearbeitungsbereiche beim Subframing
3-37. Platzierung des Subframe
3-38. Verlust des Objektes
4-1. drei Papierkugeln in Subframes
4-2. Das X-Window-Client-Server-System
5-1. Systen und Benutzer Last
5-2. drei Papierkugeln in Subframes
5-3. drei mal das gesamte Bild
5-4. Systen und Benutzer Last bei Verwendung der USB-Kamera
5-5. drei Papierkugeln in Subframes mit einer USB-Kamera aufgenommen
5-6. drei Mal das gesamte Bild mit einer USB-Kamera aufgenommen
5-7. Profil-Informationen (Auszug) der Beispielapplikation
5-8. Profil-Information (Auszug) der Beispielapplikation bei schlechter Wahl der Threshold-Level
5-9. Profil-Informationen (Auszug) der Beispielapplikation bei einer USB-Kamera
5-10. Profil-Information (Auszug) der Beispielapplikation bei schlechter Wahl der Threshold-Level und USB-Kamera
5-11. Threshold- und Labeling-Testframes
5-12. Tracing-Testframes
6-1. Verfolgung der Rennwagen auf der Modell-Rennbahn
B-1. Aufbau einer Objekterkennung
C-1. Quellcode der Beispielapplikation