Thesis - RWTH Aachen University

76 4.1 Bildgestützte Zielführung
4.1.1 Merkmalsextraktion
Aus den Aufnahmen der Greiferkamera müssen Merkmale extrahiert werden, die die Lage des Zielobjektes
im Bild beschreiben und dadurch die Aufnahmeposition eindeutig charakterisieren. Als besonders
robust haben sich einfache Flächenmerkmale erwiesen, wie der Flächeninhalt, der Schwerpunkt,
der umgebende Quader oder die Kompaktheit, da sie auf die Berechnung von Flächeninhalten basieren.
Somit haben Segmentierungsfehler über die Summierung der Pixel einen kleineren Einfuß als bei
der Extraktion einzelner Punkte 4 .
Der Merkmalsvektor für die erste Ebene der Steuerungskomponente muss genügend Information über
die relative Distanz zum Objekt beinhalten. Hier kommen Merkmale zum Einsatz, die die Fläche des
roten, in Abbildung 4.3a schraffiert dargestellten Griffes 5 in der Aufnahme beschreiben, denn je näher
die Greiferkamera dem Objekt kommt, desto größer erscheint dieses im Kamerabild. Zusätzlich wird
der Schwerpunkt der Fläche im Bild bestimmt. Der Merkmalsvektor ist
�sA = ( areasize, bordersize, height, width ), �uS = (uS, vS) (4.1)
wobei areasize der Flächeninhalt des extrahierten Griffes in Pixel ist, bordersize die Peripherie der
extrahierten Fläche, height und width die Höhe und Breite des umgebenden Quaders angeben und
�uS dem Schwerpunkt der extrahierten Fläche im Bild entspricht.
areasize
bordersize
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width
(a)
height
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cog3
cog
2
areaside2
cog
1
areaside 3
Abbildung 4.3: Bestandteile der beiden Merkmalsvektoren (a) �sA und (b) �sP .
(b)
areaside 1
In der zweiten Ebene werden die Pfade entsprechend ihres Abstandes zur aktuellen Aufnahmeposition
der eye-in-hand Kamera gewichtet. Wie in Abbildung 4.4 zu sehen ist, kann man für einen bestimmten
Abstand vom Objekt die nächsten Pfade über die Orientierung der aktuellen Kameraposition zur
Zielposition ermitteln. Die Information über die Orientierung ist wiederum in den Verhältnissen der
Seiten des Griffes zueinander enthalten. Somit kann man folgenden Merkmalsvektor als Eingabe der
zweiten Ebene einsetzen (siehe Abbildung 4.3b):
4 Insbesondere bei stark verrauschten Aufnahmen, wie bei den Bildern der hier eingesetzten Manipulatorkamera, hat
sich die Detektion und Lokalisierung von Pixelpunkten im Bild als besonders schwierig erwiesen. Deshalb sind hier
Punkte als Merkmale ungeeignet.
5 In einer Vorverarbeitungsstufe wird zuerst der rote Griff des Zielobjektes anhand seiner Farbe extrahiert. Danach
werden die einzelnen Seiten erneut farbbasiert extrahiert, korrespondiert und ihre Flächeninhalte berechnet.