3D-Bildverarbeitung

Ausgangssituation

Für die autonome Ausführung von Handhabungsaufgaben in veränderlichen Alltagsumgebungen muss ein Serviceroboter in der Lage sein, Objekte zu erkennen und deren genaue Lage in 6D (Position und Orientierung) zu berechnen. Sollen mobile Serviceroboter Manipulations- und Navigationsaufgaben nicht nur in bekannten, sondern auch in unbekannten und veränderlichen Umgebungen vollständig autonom ausführen, ist eine dreidimensionale Erfassung der Umgebung eines Roboters unabdingbar. Dabei sollen sowohl statische als auch dynamische Objekte im Umfeld des Roboters systematisch und effizient erfasst werden.

Kompetenzen und Projektbeispiele

Das Fraunhofer IPA hat eine vielseitige und flexibel einsetzbare Softwarebibliothek zur automatischen Generierung von 3D-Umgebungskarten, zum Einlernen und Erkennen von Alltagsgegenständen sowie für Identifizierung, Lokalisierung und Tracking von Personen entwickelt. Neben grundlegenden Funktionen für die Vorverarbeitung/Filterung und Fusion von Sensordaten sind darin folgende Methoden enthalten:

Verfahren zur Rekonstruktion einer dreidimensionalen Umgebung:

• Filterung und Fusion von Sensordaten
• Registrierung von Punktewolken und CAD-Modellen
• Merkmalsextraktion aus Farb- und Tiefendaten
• Segmentierung und Rekonstruktion von Oberflächen
• Kontextextraktion

Verfahren zur automatischen Erstellung und Wiedererkennung von Objektmodellen:

• Filterung und Fusion von Sensordaten 
• Berechnung stabiler 6D-Merkmalspunkte auf Basis von Textur oder Oberfläche des Objekts
• Fusion mehrerer Objektansichten in ein Objektmodell
• Zuverlässige Erkennung beliebiger modellierter Objekte

Verfahren zur Klassenerkennung von zuvor ungesehenen Objekten:

• Filterung und Fusion von Sensordaten
• 3D- und 2D-Segmentierung
• Berechnung von Merkmalen und Attributen (z. B. Farbe oder Form)
• Klassenbestimmung einzelner Segmente (= simple Objekte)
• Klassenbestimmung von Segmentgruppen (= zusammengesetzte Objekte)

Leistungsangebot

Als Ihr erfahrener Partner unterstützt Sie das Fraunhofer IPA in allen Entwicklungsphasen Ihrer individuellen Softwarekomponenten zur 3D-Wahrnehmung

• Systemkonzeption und Auswahl geeigneter Sensoren und Bildverarbeitungsverfahren
• Anpassungen oder Neuentwicklungen existierender Algorithmen für Ihren spezifischen Anwendungsfall
• Integration der Verfahren in bestehende Systeme und Anwendungen