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Transfer and Invariants of Surfaces of Revolution

Transfer and Invariants of Surfaces of Revolution
Über dieses Buch
  • Art: Diplomarbeit
  • Autor: Sven Utcke
  • Abgabedatum: März 1993
  • Umfang: 94 Seiten
  • Dateigröße: 1,5 MB
  • Note: 1,0
  • Institution / Hochschule: Technische Universität Hamburg-Harburg Deutschland
  • ISBN (eBook): 978-3-8324-3102-0
  • ISBN (Paperback) :
    978-3-8324-3102-0 P
  • ISBN (CD) :978-3-8324-3102-0 CD
  • Sprache: Englisch
  • Prämierung:
  • Arbeit zitieren: Utcke, Sven März 1993: Transfer and Invariants of Surfaces of Revolution, Hamburg: Diplomica Verlag
  • Schlagworte: CAD, Bilddatenbanken, Vasen, SHGC, Totationssymmetrische Objekte

Diplomarbeit von Sven Utcke

Abstract:

A number of papers in the Computer Vision and Pattern Recognitionliterature have demonstrated that invariants, or equivalently structure modulo a 3D linear transformation, are sufficient for object recognition. The final stage in the recognition process is verification, where an outline is transferred from an acquisition image of the object to the target image.

For the most part recognition based on invariants has concentrated on planar objects, though some 3D invariants have been measured from single and multiple images for polyhedra, point sets, surfaces of revolution and algebraic surfaces. The work so far on surfaces of revolution has only exploited isolated points on the outline (such as bitangents), and has not addressed transfer or verification.

This thesis, for the first time, extends the transfer and extraction of invariants to surfaces of revolution using the entire outline. Given a single view of the surface, it is possible to obtain the projection in any other given view, given a minimal number of points in the target image. In particular it is is possible to reconstruct the generating curve, and thereby a rich set of invariants.

Zusammenfassung:

Eine Reihe von Veröffentlichungen in der Bildverarbeitungs- und Mustererkennungsliteratur hat gezeigt, dass Invarianten, oder alternativ Struktur Modulo einer 3D linearen Transformation, die Erkennung von Objekten aus Bildern ermöglicht. Der letzte Schritt im Erkennungsprozess ist die Verifikation, in der eine Kontur einer exemplarischen Ansicht des Objektes in das Bild zurückprojeziert wird.

Die Invarianten-basierte Erkennung hat sich im wesentlichen auf ebene Objekte beschränkt, wenngleich einzelne 3D Invarianten für Polyeder, Punkt-Mengen, rotationssymmetrische Objekte und algebraische Oberflächen existieren. Die bisherigen Arbeiten für rotationssymmetrische Objekte haben sich auf einzelne Punkte der Kontur (z.B. Bi-Tangenten) beschränkt und das Problem der Rückprojektion und Verifikation ignoriert.

In dieser Arbeit wird zum ersten Mal die ganze Kontur eines rotationssymmetrischen Objektes in die Rückprojektion und Verifikation mit einbezogen. Basierend auf einer einzigen Ansicht ist es Möglich, Ansichten aus beliebigen anderen Blickwinkeln zu erhalten. Insbesondere ist es möglich, den Querschnitt des Objektes zu rekonstruieren, und damit eine reichhaltige Auswahl an Invarianten.

Table of Contents:

Introduction 1
Specification 1
Relevant Literature 2
1. Introduction 7
1.1 The Object Class of Interest 8
1.2 The Task 8
1.3 The Chosen Imaging Geometry 11
1.4 Contributions of this Thesis 12
1.5 Outline of this Thesis 13
2. Distinguished features 14
2.1 Tangents 16
2.1.1 The Tangent Cone 16
2.1.2 The Outline 16
2.2 The Affine Basis 19
3. The Weak Perspective Camera 21
3.1 The underlying Geometry 22
3.1.1 The Surface of Revolution 22
3.1.2 The Weak Perspective Camera 23
3.1.3 Recovering the Generating Function 26
3.1.4 How to calculate the viewing direction 28
3.1.5 Transfer using two arbitrary views 28
3.2 Method 1. Using the Generating Curve 30
3.2.1 Summary 30
3.2.2 The Implementation 31
3.2.2.1 Computing the Axis of Symmetry 31
3.2.2.2 The Direction of View 33
3.2.2.3 Transfer 34
3.2.3 Results 35
3.3 Method 2. Using the Outline's Envelope 37
3.3.1 The underlying Geometry 37
3.3.1.1 How to Represent the Intersection 37
3.3.1.2 The Angle 38
3.3.1.3 The Envelope 38
3.3.1.4 Summary 38
3.3.2 The Implementation 39
3.3.2.1 The Direction of View 39
3.3.2.2 Acquisition and Transfer 40
3.3.3 Results 41
3.3.3.1 The Influence of Perspective Distortions 41
3.3.3.2 The Influence of Errors in the Angles 43
3.4 Comparing the two Methods 45
3.5 Affine Extensions 46
3.5.1 Unknown Aspect Ratio 46
3.5.2 Full Affine Distortions 47
4. The Affine Camera 49
4.1 Theoretical Background 50
4.1.1 The Affine Camera 50
4.1.2 The Surface's 3D Geometry and its Image 51
4.1.3 Acquisition --- Calculating the Conics 52
4.1.4 Transfer 53
4.1.4.1 The Tangent Cone 53
4.1.5 Summary 56
4.1.5.1 Prerequisites 56
4.1.5.2 Acquisition 56
4.1.5.3 Transfer 57
4.2 Implementation 58
4.2.1 The Common Frame 58
4.2.1.1 The Axis 58
4.2.1.2 Calculating the Offset and Scale in the y-Direction 58
4.2.2 The Acquisition 59
4.2.2.1 The tangent to the outline 59
4.2.2.2 The conic tangent to the outline point 60
4.2.3 Transfer 62
4.2.3.1 Transfer using the first representation 63
4.2.3.2 Transfer using the second representation 63
4.3 Results 63
4.4 Possible Enhancements and Open Questions 65
4.4.1 Better Features than Intersections 65
4.4.2 Unused Constraints 66
5. The Projective Camera 68
5.1 The underlying geometry 69
5.1.1 The projective Camera 69
5.1.2 The Surface's 3D Geometry 70
5.1.2.1 The Cross-ratio 74
5.1.3 Summary 75
5.2 A possible Implementation 75
5.2.1 Acquisition 76
5.2.2 Transfer 77
5.2.3 Transfer into the Canonical Frame 78
5.2.3.1 How to pick a canonical frame 78
5.3 Results 78
6. Conclusions 81
6.1 A Recognition System 82
6.1.1 Transfer between two Views 82
6.1.2 Transfer into a Canonical Frame 82
6.1.3 How to build a Recognition System 83
6.2 Future Work 83

Arbeit zitieren:
Utcke, Sven März 1993: Transfer and Invariants of Surfaces of Revolution, Hamburg: Diplomica Verlag

Schlagworte:
CAD, Bilddatenbanken, Vasen, SHGC, Totationssymmetrische Objekte

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