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Kapitel 7
Zusammenfassung
Ziel dieser Arbeit war die Optimierung eines elektronischen Navigationsassistenten für Blinde, der auf
der Kombination lokaler Sensorik mit 3D-Gebäudemodellen basiert. Zum einen sollte die Position des
Benutzers und die von modellierten Objekten, unter Verwendung einer Stereokamera und eines Inertialsensors,
bestimmt werden. Des Weiteren sollten veränderte Positionen von verschiebbaren Objekten
erkannt und das Gebäudemodell entsprechend aktualisiert werden.
Nach der Auswahl und Kalibrierung geeigneter Sensorhardware wurden Verfahren evaluiert, über die
Daten aus dem virtuellen Modell mit realen Messungen verglichen werden können. Aufgrund der langen
Rechenzeit vorhandener Verfahren, wurde eine neue Methode zur Auswahl von geeigneten Messpunkten
entwickelt und implementiert. Als geeignet stellen sich Bildpunkte heraus, die einen starken
Helligkeitskontrast bezüglich ihrer Umgebung aufweisen. Diese können über richtungsbasierte Gradientverfahren
gefunden werden. An diesen Stellen kann die Tiefe über die Stereodisparität zuverlässig
berechnet werden. Parameterbereiche zur Auswahl der Messpunkte wurden über Tests in verschiedenen
Umgebungen ermittelt. Durch den Vergleich von Messdaten mit einer simulierten Umgebung kann die
Selbstlokalisation gegenüber bisher verwendeten Verfahren erheblich verbessert werden. Die Messfehler
liegen in Umgebungen mit einfarbigen Wänden im Bereich von ein bis zwei Metern. In kontrastreichen
Umgebungen liegt der Fehler im Bereich weniger Dezimeter.
Zur bildbasierten Detektion verschobener Objekte wurden charakteristische Objekteigenschaften ermittelt
und in einer Modellbeschreibung zusammengefasst. Diese umfasst Farbnamen, Farbtonwerte und
Forminformationen. Durch die Kombination bestehender Verfahren aus der farbbasierten Bildsegmentierung
und deren Erweiterung um die Nutzung der Tiefeninformationen, können Regionen im Bild segmentiert
und mit der Modellbeschreibung verglichen werden. Der zusätzliche Vergleich der Form und
die Optimierung der Erkennungsparameter können dabei beleuchtungsbedingte Störungen der Farbsegmentierung
kompensieren. Verschiebbare, modellierte Objekte können auf diese Weise lokalisiert und
das Modell ohne ständiges Eingreifen eines 3D-Designers aktuell gehalten werden.
Über die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Methoden können Blinde ihre Position innerhalb einzelner
Räume bis auf eine ertastbare Abweichung bestimmen. Die Verwendung eines 3D-Gebäudemodells
ermöglicht es, auf zusätzliche Infrastruktur im Gebäude weitgehend zu verzichten. Durch Ausgabe von
Objektnamen, Distanzmessungen zu modellierten Objekten und Kollisionserkennung im Modell kann
der blinde Benutzer neuartige Informationen erhalten und vor Hindernissen gewarnt werden. Für Blinde
ist somit eine Basis für eine sichere und unabhängige Navigation in unbekannten Gebäuden gegeben.
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