Inkrementelle Akquisition von 3D-Objektmodellen - Institut für ...

Kapitel 4
Segmentierung
Im ersten Schritt des Systems wurde eine Bildsequenz unseres Objekts erstellt. Allerdings ist auf
allen Bildern nicht nur das Objekt selbst zu sehen, sondern auch die Drehscheibe und sonstiger
Hintergrund. Diesen wollen wir nun entfernen, denn wir wollen ja nur das Objekt und nicht die
Umgebung modellieren.
Das Segmentieren, also die Abgrenzung verschiedener Objekte in einem Bild voneinander, oder,
wie in diesem Fall, die Abgrenzung eines Objektes vom Hintergrund, ist für sich ein komplexes
Thema. Menschen haben damit unter normalen Bedingungen wenig Schwierigkeiten, Maschinen
können es bisher nur sehr schlecht. Im Falle dieses Systems können wir jedoch mit einem sehr
einfachen Verfahren brauchbare Ergebnisse erzielen.
4.1 Background Subtraction
Da wir für jede Aufnahme, die wir gemacht haben, die exakte Position der Kamera kennen,
können wir von der gleichen Position aus eine weitere Aufnahme machen, in der wir das Objekt
zuvor entfernen und nur den Hintergrund aufnehmen. Mit Hilfe dieser Hintergrundaufnahmen
können wir in den Aufnahmen mit Objekt die Hintergrundbereiche identifizieren, es sind nämlich
offensichtlich die Bereiche, die in beiden Bildern übereinstimmen. Dieses wird für jedes Pixel
anhand seiner Farbwerte einzeln überprüft. Aufgrund des Kamerarauschens werden wir für ein
Pixel, das in beiden Fällen zum Hintergrund gehört, nicht exakt die gleichen Farbwerte erhalten,
jedoch sehr ähnliche Werte. Daher setzen wir einen Grenzwert fest. Liegt die Differenz der
Farbwerte unterhalb dieses Grenzwertes, kennzeichnen wir das Pixel als Hintergrundpixel und
setzen es auf die Hintergrundfarbe.
Durch das Rauschen der Kamera gibt es natürlich einzelne Pixel mit größeren Abweichungen.
Um dieses Problem zu entschärfen hat es sich bewährt, an jedem Pixel auch die Farbwerte der
anliegenden Pixel zu berücksichtigen. Es werden also nicht die Werte eines einzelnen Pixels
verglichen, sondern mit geringerer Gewichtung auch die Farbwerte der Umgebung des Pixels.
4.1.1 Wahl des Hintergrundes
Voraussetzung für den Erfolg dieses Verfahrens ist offensichtlich, dass der Hintergrund vollkommen
unverändert bleibt und die Kameraposition sehr exakt reproduziert werden kann. Zudem darf der
Hintergrund an keiner Stelle die gleichen Farbwerte wie das Objekt haben. Daher ist es ratsam,
einen einfarbigen Hintergrund zu wählen, dessen Farbton in den zu scannenden Objekten nicht
vorkommt.
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