Kalibrierung und Fusion von Sensordaten

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Dieter Fritsch
• Subject Area: Measurement Systems
• Term: from 2001 to 2003
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5339695

Mit Hilfe der optischen Mess- und Prüftechnik ist es möglich, Objekte schnell, berührungsfrei und mit hoher Genauigkeit dreidimensional zu erfassen. Voraussetzung für den Einsatz eines derartigen Systems ist die durchgreifende Kalibrierung aller Komponenten. Sie ermöglicht die ganzheitliche Erfassung von geometrischen und radiometrischen Messdaten. Im allgemeinen erfolgt die Vermessung eines Objekts durch mehrere Aufnahmen von unterschiedlichen Richtungen. Für die weitere Verarbeitung ist die Fusion der von verschiedenen Ansichten gewonnenen Daten notwendig. Das Ziel ist, geometrische, radiometrische und thematische Information in einem gemeinsamen Oberflächenmodell bereitzustellen, wobei dieses Modell durch weitere Messungen fortwährend ergänzt und verfeinert werden kann. Dabei entsteht eine strukturierte Beschreibung der Oberfläche welche für die automatische Weiterverarbeitung und Interpretation geeignet ist. Eine Schwierigkeit für den Einsatz solcher Systeme in der Mess- und Prüftechnik ist deren komplexes Fehlerverhalten. Am Ende des Prüfvorgangs steht der Vergleich zwischen den Messdaten des Prüflings und seiner Spezifikation. Dazwischen liegen jedoch eine ganze Reihe von Verarbeitungsschritten, wobei beispielsweise die Oberflächenbeschaffenheit und Form des Prüflings, die Aufnahmegeometrie sowie die verwendeten Algorithmen die erzielbare Genauigkeit bestimmen. Um eine transparente Beschreibung der Messunsicherheit zu ermöglichen, wurden im Rahmen des SFB 514 "Aktive Exploration mittels Sensor/AktorKopplung für adaptive Mess- und Prüftechnik", Teilprojekt Al "Kalibrierung und Fusion von Sensordaten" Verfahren zur Sensorkalibrierung und Datenaufnahme entwickelt, welche neben der geometrischen Information auch statistische Fehlermodelle zur Beschreibung der Messunsicherheit bereitstellen. Darüber hinaus wurden Lösungen zur Registrierung und Fusion von 3D Datensätzen erarbeitet welche die Qualität der Datensätze in Betracht ziehen. Damit ist eine konsequente Berücksichtigung von Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsaspekten in allen Prozessierungsstufen möglich. Neben der Verfeinerung des entwickelten Aufnahmeverfahrens sollen in der nun beantragten Phase vor allem die Arbeiten zur Registrierung und Fusion durch wichtige Erweiterungen vorangetrieben und zum Abschluss gebracht werden. Eine natürliche Erweiterung des im Rahmen des SFB 514 entwickelten Verfahrens ist die simultane Registrierung mehrerer Datensätze. Hierbei sind insbesondere die stochastischen Modelle zu erarbeiten bzw. zu erweitern. Nach der Registrierung befinden sich die Datensätze zwar im selben Koordinatensystem, liegen jedoch immer noch als separate Oberflächenbeschreibungen vor. Im nächsten Schritt, der Integration, soll die Topologie der Datensätze derart verändert werden, dass sich eine redundanzfreie Beschreibung der Oberfläche ergibt. Im Gegensatz zu bestehenden Verfahren ist das Ziel der Prozessierung ein Gesamtmodell, welches die geometrische, radiometrische und stochastische Information kombiniert und für andere Prozesse innerhalb des Mess- und Prüfzentrums bereitstellt.

• DFG Programme: Research Grants