Splitting Methoden für 3D Rekonstruktion und SLAM

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Cremers, seit 8/2020
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410252185

Die Rekonstruktion der drei-dimensionalen Welt aus Bildern ist eine der klassischen Herausforderungen in der Bildverarbeitung. Sie erscheint in sehr unterschiedlichen Herausforderungen von der klassischen Rekonstruktion aus mehreren kalibrierten Bildern mit Hilfe von Photokonsitenzannahmen, über die gleichzeitige Rekonstruktion von Kamerabewegung und 3D Struktur (Simultaneous Localization and Mapping bzw. Bündelausgleich), bis hin zur Rekonstruktion aufgrund von Schattierungseffekten (Shape from Shading, Photometric Stereo). Während es in den letzten Jahren enorme Durchbrüche im Realwelteinsatz entsprechender Verfahren gegeben hat, sind wir der Meinung, dass bei der algorithmischen Umsetzung eine fundamentale Einschränkung besteht: Während die zugrundeliegenden Kostenfunktionen meist nicht glatt und nicht konvex sind, werden nämlich weiterhin meist gradientenbasierte Verfahren wie Gradientenabstieg oder das Gauss-Newton Verfahren eingesetzt, auch wenn diese Algorithmen bekanntermaßen langsam konvergieren und schlecht mit der Problemgröße skalieren. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, neue Splitting Methoden für die genannten nicht-glatten und nicht-konvexen Probleme zu entwickeln, die effizient und skalierbar möglichst optimale Lösungen berechnen. Wir werden geeignete Algorithmen formulieren, ihre Konvergenzeigenschaften charakterisieren und auf eine Vielzahl von Problemen im Bereich der kamerabasierten 3D Rekonstruktion zuschneiden. Wir sind zuversichtlich, dass die entsprechenden Algorithmen die Laufzeit und Skalierbarkeit entsprechender Methoden signifikant verbessern werden und damit die Praxistauglichkeit von 3D Computer Vision Methoden enorm beflügeln werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Tao Wu, bis 8/2020