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Projektmodul Computergrafik/Computer Vision

Projektmodul BA6 (Bachelorarbeit)

UnivIS-Eintrag


Dozent: Prof. Dr.-Ing. Reinhard Koch

Betreuer: Dipl.-Inf. Falko Kellner, Dipl.-Inf. Andreas Jordt

Angaben: 6 SWS, ECTS-Credits: 16, Modul: BA6.7

Zeit und Ort: Zeit nach Vereinbarung, HRS3 - R.304 (Institut für Informatik, Hermann-Rodewald-Str. 3, Computergrafik-Labor 1.OG.)



Inhalt


In diesem Projekt werden Aufgabenstellungen aus dem Bereich der multimedialen Informationsverarbeitung, speziell Computergrafik, Computer Vision und 3D-Szenenrekonstruktion behandelt. Die Aufgabenstellung orientiert sich jeweils an aktuellen Forschungsarbeiten der Arbeitsgruppe und soll hierzu einen Beitrag leisten. Das Projekt wird mit der Anfertigung der Bachelorarbeit abgeschlossen.

Lehrziele sind unter anderem:

  • Einsatz wissenschaftlicher Methoden für die Lösung einer größeren zusammenhängenden Aufgabenstellung
  • Selbstständige Einarbeitung in das wissenschaftliche Umfeld des konkreten Themas
  • Arbeiten im Team
  • Projektmanagement und effektiver Einsatz unterstützender Tools
  • Dokumentieren und Präsentieren der eigenen Arbeit


Aktuell verfügbare Bachelorarbeiten

In diesem Semester sind verschiedene individuelle Bachelorarbeiten in unserer Arbeitsgruppe ausgewiesen. Bitte informieren Sie sich hier über die verfügbaren Themen. Bitte senden Sie bei Interesse eine EMail an Ingo Schiller. Eine verbindliche Anmeldung ist bis zum 18.3.2011 möglich.


Bachelorprojekt "PowerBot"

Bereits vergeben sind alle Plätze für das große Bachelorprojekt "PowerBot", welches in diesem Semester anstelle eines Fortgeschrittenenpraktikums angeboten wird. Die Studenten erlernen hierbei am Beispiel eines mobilen Roboters den Umgang mit verschiedenen Hardwarekomponenten wie Sonar, Tiefenkameras und Odometrie. Ferner verwenden sie verschiedene Bibliotheken zur Erstellung von (semi-)autonomen Anwendungen für den Roboter, wie zum Beispiel autonome Navigation in unbekannter Umgebung. Das Projekt unterteilt sich hierzu in ein gemeinschaftliches "Projekt 0" und individuelle Projekte 1-5, die von Zweierteams bearbeitet werden.

Projekt 0: Motor-/Sensoransteuerung (gemeinsam)

Ausgehend von der Softwarebibliothek "Aria" wird eine BIAS Bibliothek zur Roboteransteuerung entwickelt. Auf dem Roboter wird hierzu lediglich ein Netzwerkserver laufen, der auf Kommandos und Anfragen reagiert. Dieser Server verwendet lediglich Aria. Ein zusätzlicher Server wird verwendet, um die einzelnen Videoströme der Kameras am Roboter über Netzwerk zu übertragen. Die Client-Bibliothek bietet einfache Funktionalität wie "Fahre X Zentimeter vorwärts" in übersichtlichen Klassen (z.b. RobotMotor, RobotSonar, etc) sowie entsprechende Klassen zur Aufnahme der Videoströme.

Projekt 1: Odometrie/Poseschätzung

Der Roboter befolgt einfache Fahrbefehle wie "Drehe dich 45 Grad nach links". Zur Schätzung der Position und Ausrichtung verwendet der Roboter Sensoren an den Rädern sowie ein Gyroskop. Am Roboter wird eine nach oben gerichtete (Fischaugen-)Kamera angebracht. Mit Hilfe dieser Kamera wird die geschätzte Pose verifiziert und nach Bedarf angepasst. Die Genauigkeiten der einzelnen Verfahren werden untersucht. Für diese Aufgabe ist eine Kalibrierung der verwendeten Sensoren nötig.

Projekt 2: Kartierung

Am Roboter wird eine nach vorn gerichtete Tiefenkamera befestigt, mit der der Roboter die Distanz zu Objekten messen kann. Die Distanzinformationen werden zusammen mit der Pose in eine "Weltkarte" eingetragen, die der Roboter (autonom) erforscht. Hierbei wird auf die Entwicklung/Verwendung effizienter Datenstrukturen geachtet, so dass Änderungen an der Karte wie das Hinzufügen oder Anpassen von Daten während der Roboterfahrt durchgeführt werden können. Über geeignete Heuristiken werden Punkte auf der Karte erkannt, über die der Roboter noch Informationen sammeln sollte (neue Fahrziele).

Projekt 3: Wegfindung/Exploration

Wird dem Roboter ein neues Fahrziel gegeben, so ist dieses Ziel oftmals nicht auf direktem Weg erreichbar. Der Roboter wird in die Lage versetzt, anhand der Karte und während der Fahrt aufgenommener Messungen, einen Weg zum Fahrziel zu finden. Hierzu sind verschiedene Pfadfindungsalgorithmen wie z.B. A* geeignet, jedoch ist bei der Implementierung auf die sich ändernde Umgebung und die besonderen Eigenschaften des Roboters zu achten.

Projekt 4: Kollisionsvermeidung mit Sonar

Der Roboter verfügt über 32 Sensoren, die die Laufzeit ausgesendeten Schalls messen (Sonar). Der Roboter "weiss" dadurch zu jeder Zeit, wie viel freier Platz um ihn herum vorhanden ist. In Beispielen der Aria Bibliothek wird das Sonar zur Kollisionsvermeidung insofern verwendet, als das der Roboter stets einen Sicherheitsabstand zu Objekten wahrt. In diesem Projekt wird die Genauigkeit des Sonar untersucht und geeignete Algorithmen zur Filterung und Verbesserung der Messwerte entwickelt. Die entwickelte Software interpretiert die Sonardaten und bietet Aus-/Zurückweichmanöver an.

Projekt 5: Applikation/Visualisierung/Simulation

Eine intuitive/benutzerfreundliche Gui Applikation bündelt die entwickelte Softwarebibliothek mit entsprechenden Visualisierungen und Interaktionsmöglichkeiten. Die Darstellung der Sensordaten und Karten wird, soweit sinnvoll, in 3D erfolgen. Über die Gui lässt sich der Roboter sowohl fernsteuern als auch im autonomen Betrieb überwachen. Besonderes Augenmerk soll auf die Erweiterbarkeit und Wiederverwendbarkeit einzelner Elemente gelegt werden. Zusätzlich ermöglicht die Applikation das Wiederabspielen aufgenommener Daten zur Simulation des echten Roboters.


Kontakt


Prof. Dr.-Ing Reinhard Koch

Dipl.-Inf. Falko Kellner



Created by sandro. Last Modification: Monday 07 of March, 2011 16:30:12 CET by fkellner.