Masterarbeit Corinna Harmening Raum-zeitliche Segmentierung ...

2.3 Registrierung unterschiedlicher Aufnahmerichtungen
sPos 240 ◦ ) erfasst, wobei die Nullrichtungen der jeweiligen Scan-Positionen einen Winkel
von 120 ◦ einschließen. Da sowohl während des Herauf- (Scanrichtung Up“) als auch
”
während des Herunterfahrens (Scanrichtung Down“) des MSS die Pflanze gescannt wird,
”
liegen nach Trennung dieser beiden Fahrten für jede Aufnahmeposition zwei Punktwolken
vor (für nähere Informationen siehe Paffenholz u. a. (2013)). Durch die Wahl einer
Entfernung zwischen Laserscanner und Pflanze von ca. einem Meter besitzt jede dieser
Punktwolken eine Punktdichte von 9 Punkten pro cm 2 .
Obwohl die insgesamt sechs Aufnahmen nicht zeitgleich durchgeführt werden können,
wird die Gesamtheit dieser Aufnahmen als die Punktwolke einer Zeitepoche definiert.
Diese Vereinfachung kann vorgenommen werden, da alle sechs Aufnahmen innerhalb von
ca. drei Minuten erfolgen, sodass die zwischenzeitlich stattfindende Bewegung der Pflanze
als äußerst gering angesehen werden kann.
Für eine Beobachtung der Pflanzen über einen längeren Zeitraum wird das oben beschriebene
Vorgehen in vorab definierten Zeitabständen wiederholt.
2.3 Registrierung unterschiedlicher Aufnahmerichtungen
Das Ergebnis der Datenerfassung sind somit Aufnahmen aus unterschiedlichen Richtungen
(engl. Views) sowie zu unterschiedlichen Zeitpunkten, die jeweils in einem lokalen Sensorkoordinatensystem
vorliegen. Um diese Aufnahmen gemeinsam auswerten zu können,
muss zunächst die sogenannte Registrierung – das Zusammenführen aller Aufnahmen in
ein gemeinsames Koordinatensystem – durchgeführt werden [Campbell u. Flynn (2001)].
Hierfür werden diejenigen Transformationsparameter bestimmt, die die lokalen Koordinatensysteme
durch Translationen und Rotationen sowie unter Minimierung eines Fehlermaßes
bestmöglich ineinander überführen [Besl u. McKay (1992)]. Da es sich hierbei
um ein nichtlineares Optimierungsproblem handelt, werden für die Lösung Näherungswerte
benötigt [Neugebauer (1997)], sodass der Vorgang der Registrierung in der Regel
in zwei Schritten durchgeführt wird: Zunächst werden mit Hilfe der Grobregistrierung
Näherungswerte für die gesuchten Transformationsparameter bestimmt, die als Grundlage
für den zweiten Schritt, die Feinregistrierung, dienen und gewährleisten sollen, dass
in diesem zweiten Schritt von den vielen lokal optimalen Lösungen das globale Optimum
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