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Farbiges Streifenmuster erkennt Objekte in 3D

12.01.2007
Siemens hat die digitale Bildverarbeitung mit neuen, zuverlässigen Aufnahmeverfahren erweitert, die dreidimensionale Abbilder von teilweise sogar bewegten Objekten aller Art erfassen können. Diese so genannte 3D-Machine Vision ist vielseitig einsetzbar, wie das Siemens-Forschungsmagazin Pictures of the Future berichtet. Die Technik wird bereits bei der Herstellung von Hörgeräten und bei der Einstellung von Fahrwerken in der Automobilindustrie verwendet.

In einer engen Kooperation zwischen den Sicherheitsexperten von Siemens Building Technologies (SBT) und L-1 Identity Solutions (früher ViiSAGE Technology), einem führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Personenidentifikation, wird die 3D-Machine Vision für die Gesichtserkennung bei Zugangskontrollen zur Marktreife gebracht.


Der Vorteil der 3D-Erkennung liegt in der höheren Sicherheit: Wenn ein Gesicht dreidimensional erfasst wird, kann ein System nicht mit dem Foto einer zugangsberechtigten Person getäuscht werden. Auf der Security-Messe in Essen wurde jüngst ein weiterentwickelter Prototyp vorgestellt, der mit unsichtbarem Streifenlicht im nahen Infrarotbereich arbeitet.

Egal in welchem Bereich die 3D-Technik angewandt wird, das Prinzip ist immer gleich: Ein Projektor beleuchtet ein Objekt mit parallelen Lichtstreifen. Eine Kamera zeichnet das entstehende Muster auf, das eine Art Höhenprofil ergibt. Ein Computerprogramm berechnet dann im Bruchteil einer Sekunde das 3D-Abbild des Objektes. Die Lichtstreifen sind dabei farblich oder zeitlich redundant codiert. So kann das System jeden einzelnen Streifen eindeutig und zuverlässig bestimmen. Je nach Kodierung kann das Verfahren, das lediglich auf Standardkomponenten basiert, einen 3D-Datensatz sogar aus einem einzigen Videobild bestimmen und somit auch bewegte Objekte dreidimensional erfassen.

Mittlerweile setzen weitere Siemens-Bereiche die 3D-Machine Vision ein. In der Automobilindustrie wendet Automation and Drives (A&D) die Technik in Fahrwerk-Einstellständen an, bei denen die Oberflächen der sich drehenden Reifen erfasst werden. Siemens Audiologische Technik GmbH (S.A.T.) brachte vor kurzem mit iScan einen Scanner auf den Markt, mit dem Hörgeräteakustiker plastische Abdrücke des Gehörgangs in 3D-Daten verwandeln können. So werden Im-Ohr-Hörgeräte einfacher, schneller und genauer an den Träger angepasst.

Das Scanverfahren passt Hörgeräte für das Innenohr genauer an den Träger an. Mit iScan können Hörgeräteakustiker ein 3D-Abbild eines Gehörgangabdruckes erstellen und es via E-Mail direkt an den Hersteller schicken. Das druckergroße Gerät von Siemens Audiologische Technik beruht auf der Technik der 3D-Machine Vision mit farbcodierter Triangulation. Ein Projektor beleuchtet den auf einem Drehteller befestigten Abdruck mit Farbstreifen aus unterschiedlichen Winkeln. Je nach der Geometrie des Objekts passen sich die Lichtstreifen der Oberfläche an. Während eine Kamera dieses Muster aufnimmt, verarbeitet eine Computersoftware die Daten hochgenau zu einem virtuellen 3D-Modell, das der Akustiker per Internet an den Hersteller schickt. Ein Verlust oder eine Beschädigung des Ohrabdruckes während des Postversands sind kein Thema mehr. Das Verfahren spart Zeit, Papier- und Portokosten.

Schließlich erhöhen Automobilhersteller mit der 3D-Machine Vision die Sicherheit und den Fahrkomfort ihrer Fahrzeuge. Mit Hilfe der so genannten farbcodierten Triangulation stellen Mechaniker in Einstellständen die Fahrwerke in kurzer Zeit mit einer Präzision von einer Winkelminute optimal ein. Der Vorteil: Je präziser Reifenspur und Sturzwerte justiert sind, desto gleichmäßiger bewegt sich das Fahrzeug. Damit steigt die Fahrsicherheit, die Straßenlage und der Fahrkomfort verbessert sich. Im Laufe des Vorgangs projiziert ein Projektor parallele Farbstreifen auf das Rad, dessen geometrische Verformung eine Kamera erfasst. Ein Computerprogramm errechnet aus den Daten ein 3D-Abbild des Reifens und vergleicht dessen Einstellung mit eingegebenen Werten. Nach der erfolgreichen Einführung bei BMW, DaimlerChrysler und Porsche plant Siemens Automation and Drives (A&D), das System auch in Werkstätten für nachträgliche Justierungen einzusetzen.

Dr. Norbert Aschenbrenner | Siemens AG
Weitere Informationen:
http://www.siemens.de/pof

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