Methoden zur Konstruktion invarianter Merkmale für die Texturanalyse

Oberflächen von Gegenständen der realen Welt sind in der Regel mit sichtbaren Strukturen belegt, die sich in der Variation von Intensität und Wellenlänge des reflektierten Lichtes äußern. In der Erscheinung inhomogene Objektregionen werden gemeinhin als Texturen bezeichnet und repräsentieren eine intrinsische Eigenschaft des Objekts resp. der Objektoberfläche. Für viele Bereiche des maschinellen Sehens ist es wesentlich, Objekttexturen, die sich i.a. formal nicht beschreiben lassen, analysieren zu können. Schwierigkeiten bei der Analyse der Texturen bereiten, neben einer fehlenden formalen Beschreibung, die nicht normierten Aufnahmebedingungen der Oberflächen bei der Bildakquirierung. Verfahren der Texturanalyse müssen gegenüber variierender Aufnahmebedingungen und den daraus resultierenden Transformationen auf die Bildsignale invariant sein. Ein Großteil der konventionellen Ansätze der Texturanalyse erfordern normierte Aufnahmebedingung, was deren breite Einsatzfähigkeit einschränkt. <br> <br>In dieser Arbeit werden Methoden hergeleitet, die es ermöglichen, Merkmale für die Texturanalyse zu konstruieren, die invariant gegenüber geometrischen und grauwertbasierten Transformationen sind. Dabei beschränkt sich der verfolgte Ansatz auf die Analyse von Grauwertbildern planarer Oberflächentexturen, die sich parallel und in konstanter Distanz zur Kameraebene befinden. Die hergeleiteten Texturmerkmale sind invariant in Bezug auf die Euklidische Bewegung in der Ebene (Rotation und Translation in 2D) und streng monoton steigenden Grauwerttransformationen. Um dies zu erreichen, wurden zwei Ansätze kombiniert: die Mittelung über die 2D Euklidische Transformationsgruppe und die Verwendung relationaler Kernfunktionen, die auf der Fuzzy-Theorie basieren. <br> <br>Es konnte gezeigt werden, daß die in dieser Arbeit hergeleiteten Methoden zur Konstruktion invarianter Texturmerkmale sich für zwei typische Anwendungen der Texturanalyse, die Texturdefektdetektion und die Texturklassifikation, vorteilhaft einsetzen lassen. Durch ihre Invarianzeigenschaften sind die Texturmerkmale besonders für Problemstellungen der Texturanalyse geeignet, bei denen keine optimalen Bedingungen für die Bildakquirierung herzustellen sind. D.h., durch die Verwendung der Texturmerkmale sind beliebige Orientierungen der Texturvorlage und eine variierende Beleuchtung bei der Aufnahme der Textur zulässig. Es sind keine Lagenormierung der Textur und Korrektur der Beleuchtung als Vorverarbeitungsschritte notwendig. Auch entfallen aufwendige Trainingsphasen des Klassifikators mit umfangreichen Bildmengen transformierter Texturbilder, die ansonsten bei Verwendung von Texturmerkmalen ohne die genannten Invarianzeigenschaften notwendig wären.

Author dc:creator

• Schael, Marc

Contributors dc:contributor

• Burkhardt, Hans

• Invariante Merkmale
• Texturdefektdetektion
• Texturklassifikation
• Invariant Features
• Texture Defect Detection
• Texture Classification

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