Masterarbeit Corinna Harmening Raum-zeitliche Segmentierung ...

4.4 Segmentierung in zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmen
4.4.3 Shape-Matching mit Hilfe des Dynamic Time Warping
Nach Durchführung der Registrierung sind alle Voraussetzungen erfüllt, um ein Shape-
Matching durchzuführen. Das grundsätzliche Ziel dieser zeitlichen Segmentierung ist die
Identifizierung von identischen Blättern in den verschiedenen Punktwolken. Hierbei müssen
prinzipiell zwei Fälle unterschieden werden:
• Die verschiedenen Aufnahmen wurden in relativ kurzen zeitlichen Abständen durchgeführt.
Das gilt z. B. für den Datensatz vom 08.05.2013 oder für den Datensatz vom
23.05.2013. Ziel des Pflanzenmonitorings ist das Aufdecken von kurzfristigen morphologischen
Anpassungen, die z. B. durch Trockenstress hervorgerufen werden. Da
diesen Aufnahmen kurz hintereinander erfolgen, findet kein aufdeckbares Wachstum
der Pflanze statt; die Blattgrößen an sich bleiben also unverändert und es finden
verhältnismäßig geringe Bewegungen und/oder Verformungen statt. In solch einer
Situation können die Segmentierungsergebnisse von anderen Aufnahmen herangezogen
werden, um die Segmente eines fälschlicherweise übersegmentierten Blattes
zu einem Segment zusammenzufassen und somit die räumliche Segmentierung zu
verbessern.
• Liegt ein großer zeitlicher Abstand zwischen den Aufnahmen der verschiedenen Zeitepochen
– beispielsweise zwischen der ersten Aufnahme des 08.05.2013 und der
ersten Aufnahme des 23.05.2013 –, findet neben deutlichen Bewegungen und Verformungen
auch ein Wachstum der Blätter statt. In diesem Fall verändern sich die
Blätter so stark, dass eine Verbesserung der räumlichen Segmentierung nicht möglich
sein wird.
Im Folgenden wird zunächst das Shape-Matching für den ersten der beiden Fälle beschrieben,
bevor anschließend dieser Ansatz modifiziert wird, um ihn auch für den zweiten Fall
anwendbar zu machen.
Die Grundlage für das Shape-Matching bilden mindestens zwei bereits segmentierte Datensätze
D j und D j+1 , die zu den Zeitpunkten t j bzw. t j+1 aufgenommen wurden. Im
ersten Schritt des Shape-Matchings werden in den Segmenten S j+1
l
der Aufnahme D j+1
potentielle Matching-Partner zu den Segmenten S j i
der Aufnahme D j gesucht. Aufgrund
der relativ geringen Blattbewegungen kann diese erste grobe Zuordnung über eine Ra-
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