Self-Calibration of Multi-Camera Systems for Vehicle Surround Sensing

Multikamerasysteme werden heute bereits in einer Vielzahl von Fahrzeugen und mobilen Robotern eingesetzt. Die Anwendungen reichen dabei von einfachen Assistenzfunktionen wie der Erzeugung einer virtuellen Rundumsicht bis hin zur Umfelderfassung, wie sie für teil- und vollautomatisches Fahren benötigt wird. Damit aus den Kamerabildern metrische Größen wie Distanzen und Winkel abgeleitet werden können und ein konsistentes Umfeldmodell aufgebaut werden kann, muss das Abbildungsverhalten der einzelnen Kameras sowie deren relative Lage zueinander bekannt sein. Insbesondere die Bestimmung der relativen Lage der Kameras zueinander, die durch die extrinsische Kalibrierung beschrieben wird, ist aufwendig, da sie nur im Gesamtverbund erfolgen kann. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass es über die Lebensdauer des Fahrzeugs hinweg zu nicht vernachlässigbaren Veränderungen durch äußere Einflüsse kommt. Um den hohen Zeit- und Kostenaufwand einer regelmäßigen Wartung zu vermeiden, ist ein Selbstkalibrierungsverfahren erforderlich, das die extrinsischen Kalibrierparameter fortlaufend nachschätzt. Für die Selbstkalibrierung wird typischerweise das Vorhandensein überlappender Sichtbereiche ausgenutzt, um die extrinsische Kalibrierung auf der Basis von Bildkorrespondenzen zu schätzen. Falls die Sichtbereiche mehrerer Kameras jedoch nicht überlappen, lassen sich die Kalibrierparameter auch aus den relativen Bewegungen ableiten, die die einzelnen Kameras beobachten. Die Bewegung typischer Straßenfahrzeuge lässt dabei jedoch nicht die Bestimmung aller Kalibrierparameter zu. Um die vollständige Schätzung der Parameter zu ermöglichen, lassen sich weitere Bedingungsgleichungen, die sich z.B. aus der Beobachtung der Bodenebene ergeben, einbinden. In dieser Arbeit wird dazu in einer theoretischen Analyse gezeigt, welche Parameter sich aus der Kombination verschiedener Bedingungsgleichungen eindeutig bestimmen lassen. Um das Umfeld eines Fahrzeugs vollständig erfassen zu können, werden typischerweise Objektive, wie zum Beispiel Fischaugenobjektive, eingesetzt, die einen sehr großen Bildwinkel ermöglichen. In dieser Arbeit wird ein Verfahren zur Bestimmung von Bildkorrespondenzen vorgeschlagen, das die geometrischen Verzerrungen, die sich durch die Verwendung von Fischaugenobjektiven und sich stark ändernden Ansichten ergeben, berücksichtigt. Darauf aufbauend stellen wir ein robustes Verfahren zur Nachführung der Parameter der Bodenebene vor. Basierend auf der theoretischen Analyse der Beobachtbarkeit und den vorgestellten Verfahren stellen wir ein robustes, rekursives Kalibrierverfahren vor, das auf einem erweiterten Kalman-Filter aufbaut. Das vorgestellte Kalibrierverfahren zeichnet sich insbesondere durch die geringe Anzahl von internen Parametern, sowie durch die hohe Flexibilität hinsichtlich der einbezogenen Bedingungsgleichungen aus und basiert einzig auf den Bilddaten des Multikamerasystems. In einer umfangreichen experimentellen Auswertung mit realen Daten vergleichen wir die Ergebnisse der auf unterschiedlichen Bedingungsgleichungen und Bewegungsmodellen basierenden Verfahren mit den aus einer Referenzkalibrierung bestimmten Parametern. Die besten Ergebnisse wurden dabei durch die Kombination aller vorgestellten Bedingungsgleichungen erzielt. Anhand mehrerer Beispiele zeigen wir, dass die erreichte Genauigkeit ausreichend für eine Vielzahl von Anwendungen ist

Self-Calibration of Multi-Camera Systems for Vehicle Surround Sensing

Multi-camera systems are being deployed in a variety of vehicles and mobile robots today. To eliminate the need for cost and labor intensive maintenance and calibration, continuous self-calibration is highly desirable. In this book we present such an approach for self-calibration of multi-Camera systems for vehicle surround sensing. In an extensive evaluation we assess our algorithm quantitatively using real-world data

Autonomic visualisation.

This thesis introduces the concept of autonomic visualisation, where principles of autonomic systems are brought to the field of visualisation infrastructure. Problems in visualisation have a specific set of requirements which are not always met by existing systems. The first half of this thesis explores a specific problem for large scale visualisation; that of data management. Visualisation algorithms have somewhat different requirements to other external memory problems, due to the fact that they often require access to all, or a large subset, of the data in a way that is highly dependent on the view. This thesis proposes a knowledge-based approach to pre-fetching in this context, and presents evidence that such an approach yields good performance. The knowledge based approach is incorporated into a five-layer model, which provides a systematic way of categorising and designing out-of-core, or external memory, systems. This model is demonstrated with two example implementations, on in the local and one in the remote context. The second half explores autonomic visualisation in the more general case. A simulation tool, created for the purpose of designing autonomic visualisation infrastructure is presented. This tool, SimEAC, provides a way of facilitating the development of techniques for managing large-scale visualisation systems. The abstract design of the simulation system, as well as details of the implementation are presented. The architecture of the simulator is explored, and then the system is evaluated in a number of case studies indicating some of the ways in which it can be used. The simulator provides a framework for experimentation and rapid prototyping of large scale autonomic systems

Collection and management of satellite data for hydrological models

This thesis reports on the development of a system for the acquisition of AVHRR data, the processing of this data into hydrological parameters then the organisation and management of this data. The derivation of hydrological parameters through the use of remote sensing data has been well reported in the literature. The integration of the different derived estimates into a uniform and integrated set of data for use in Hydrological models have been lacking. The aim of the this project is the presentation of a system that solves and presents the problems faced in the development of such a system. This thesis is concerned with the integration of a set of methods, each concerned with a hydrological parameter, into a compatible system for the remote sensing estimation of hydrological parameters. The information produced by remote sensing methods are populous in space. A system is needed to manage this significant body of generated data. A database was selected and used for this task. The proposed system is a prototype system concerned primarily with an investigation of the different processes involved in the integration of the different methods into a compatible package. The system evolved, with the introduction of the database in the system, to become an embryonic Hydrology and Remote Sensing Information System acronymed as HyRSIS. Programs used in this project comprise of two kinds, those written 'in house' and 'acquired' from different researchers. Compatibility of programs and data files was solved and then used as building blocks of HyRSIS. A main program was used as driver for the interaction with the different programs. A design criterion was established for future development of such a system. The system provided solutions for two the problems of the big size of the data and the non suitability of remote sensing data for hydrological modelling. The use of the database provided the housing and the managing tool for the bulk of the data. A protocol for the retrieval of data from the database was established. For the first time the hydrological model used, in this project and probably for any hydrological model, was run using several parameters derived from remote sensing sources and supplemented by conventional data. The same model was also run using conventional data, as a prime source, and supplemented with remote sensing data

Analysis and VLSI Implementation of EWA Rendering for Real-Time HD Video Applications

Non-linear image warping or image resampling is a necessary step in many current and upcoming video applications such as video retargeting, stereoscopic 3D mapping, and multiview synthesis. The challenges for real-time resampling include resampling image quality but also available energy and computational power of the employed device. In this work, we employ an elliptical-weighted average (EWA) rendering approach to 2D image resampling. We extend the classical EWA framework for increased visual quality and provide a VLSI architecture for efficient view rendering. The resulting architecture is able to render high-quality video sequences in real-time targeted for low-power applications in end-user display devices

XXIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación - CACIC 2017 : Libro de actas

Trabajos presentados en el XXIII Congreso Argentino de Ciencias de la Computación (CACIC), celebrado en la ciudad de La Plata los días 9 al 13 de octubre de 2017, organizado por la Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI) y la Facultad de Informática de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP).Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI