Bestimmung der Fundamentalmatrix aus dichten Korrespondenzfeldern

Abstract

Im Maschinensehen stellt die Extraktion von Bewegungsinformation aus Bildsequenzen ein zentrales Problem dar. Typischerweise möchte man dabei das Verschiebungsvektorfeld (Korrespondenzfeld) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern einer Bildfolge bestimmen, welches in der Literatur auch als optischer Fluss bezeichnet wird. Dieser kann heute bereits sehr genau mithilfe sogenannter Variationsansätze berechnet werden, welche trotzdem noch Ungenauigkeiten in informationsarmen, homogenen Bildbereichen aufweisen. Entsteht der optische Fluss ausschließlich aufgrund der Eigenbewegung der Kamera (Stereofall), so gibt es eine weitere geometrische Bedingung, die bei dessen Berechnung verwendet werden sollte: die Epipolarbedingung. Diese erleichtert die Korrespondenzfindung durch Beschränkung des Suchraums und wird mathematisch durch die sogenannte Fundamentalmatrix beschrieben. Ziel der Arbeit ist die Untersuchung verschiedener Ansätze zur Schätzung dieser Fundamentalmatrix aus initialen Punktkorrespondenzen. Zum einen, indem viele Punktkorrespondenzen aus einem zuvor berechneten optischen Flussfeld verwendet werden und zum anderen durch das Heranziehen weniger, aber dafür sehr genauer, Punktepaare. Schließlich wird die Qualität der geschätzten Fundamentalmatrix mit einem geeigneten Fehlermaß evaluiert.

The extraction of motion information from image sequences is one of the central problems in computer vision. In this context one is typically concerned about the computation of the displacement vector field (correspondence field) between two consecutive frames of an image sequence, which is also referred to in literature as Optical Flow (or Optic Flow). Today the Optical Flow can already be computed quite accurately with the help of so-called variational methods, which are nevertheless showing inexactness in homogeneous image areas with low information content. If movement of the camera is the sole cause for the Optical Flow (stereo case), another geometric constraint should be used for its computation: the epipolar constraint. It simplifies finding the correspondences by reducing the search area and is mathematically described by the so-called fundamental matrix. The goal of this thesis is the investigation of different approaches for estimating this fundamental matrix with the help of initial point correspondences. On the one hand by using many point correspondences from a previously estimated optical flow field and on the other hand by only taking few, but precise ones. Finally the quality of the estimated fundamental matrix will be evaluated by an appropriate error measurement.