ISBN 978-3-8439-2227-2

978-3-8439-2227-2, Reihe Informatik

Frank Schumacher
Entwurf und Realisierung effizienter Verfahren und Hardwarearchitekturen zur Bestimmung der Korrespondenz aus Stereobildpaaren

130 Seiten, Dissertation Eberhard-Karls-Universität Tübingen (2015), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit FPGA-Architekturen zur Berechnung der Korrespondenz zweier Stereobildpaare. Dies ist ein Teilgebiet der Bildfusion, in dem korrespondierende Pixel zweier Bilder aus dem Abgleich von Bildmerkmalen bestimmt werden. Für die Durchführung dieses Abgleichs muss die richtige Balance zwischen Genauigkeit und Aufwand gefunden werden, um dessen effiziente Umsetzung zu bewerkstelligen. In dieser Arbeit wird beschrieben, wie hierfür die generalisierte Hough-Transformation (GHT) modifiziert werden kann, um Korrespondenzen lokal zu ermitteln und eine Karte dominierender Disparitäten zu erstellen. Die GHT wurde als Verfahren zur Merkmalsextraktion identifiziert, welches spezifisch angepasst werden kann und effizient in Hardware umsetz- bar ist. Die resultierende Architektur erreicht einen hohen Datendurchsatz, allerdings entstehen für die meisten Anwendungen und Bildinhalte zu viele Fehlkorrespondenzen. Das Verfahren der dominierenden Disparitäten wird als schnelle Merkmalsextraktion zu einem zweistufigen Ansatz erweitert. Die in der ersten Stufe extrahierten Disparitäten werden als potentielle Korrespondenz-Kandidatenpaare in der zweiten Stufe detailliert analysiert. Durch diese Maßnahme erreicht das Verfahren im Vergleich zu anderen publizierten lokalen Verfahren konkurrenzfähige Qualitätsergebnisse. Durch die Datenreduktion in der ersten Stufe kann in der zweiten Stufe die Anzahl der Berechnungen reduziert, bzw. der Parallelisierungsgrad erhöht werden. Damit werden im Vergleich bessere Werte hinsichtlich Datendurchsatz und Ressourcenbelegung als der Stand der Technik erzielt. Prinzipbedingt hängt die Qualität und Robustheit lokaler Stereokorrespondenzverfahren von den Inhalten der Bildpaare ab. Deshalb erzielt auch die beschriebene zweistufige Architektur bei realen Szenen mit großen homogenen Flächen ungenügende Ergebnisse. Solche Szenen sind typisch für Bilder wie sie beispielsweise in autonomen Fahrzeugen entstehen und den Bereich vor dem Fahrzeug abbilden, in dem sich große Straßen und Himmelflächen befinden. Um diese Bildinhalte verarbeiten zu können, wird das zweistufige Verfahren mit einem semiglobalen Ansatz aus der Literatur kombiniert und gezeigt, wie der Ansatz effizienter als der bisher publizierte Stand der Technik umgesetzt werden kann.