Wie können Computer räumlich Sehen?

Wie können Computer Dinge erkennen, sie räumlich einordnen und beurteilen? Eine Frage, die insbesondere in der Robotik wichtig ist, wo dreidimensionale Gegenstände von Rechnern erfasst, vermessen und mit Werkzeugen bewegt und bearbeitet werden müssen.
Ein Verfahren, das in jeder Hinsicht „einleuchtet“, hat das Institut für Robotik und Prozessinformatik der Technischen Universität Braunschweig entwickelt.

Der Informatiker Simon Winkelbach, Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut, projiziert auf dreidimensionale Gegenstände bestimmte Lichtmuster. Trifft zum Beispiel Licht durch ein Streifenraster auf eine beliebig geformte Oberfläche, so lässt sich deren Form aus dem Wellenmuster berechnen, das sich auf dieser Oberfläche abzeichnet. Der Rechner kann exakte Rückschlüsse auf die Orientierungen der Oberflächenpunkte ziehen. Anders als der Mensch, der zwei Augen für das räumliche Sehen benötigt, braucht der Computer bei diesem Verfahren nur ein „Auge“ in Form eines optischen Sensors sowie einen Lichtprojektor.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für dieses Verfahren im Bereich der Robotik (wie Objekterkennung, Positionsbestimmung, Hinderniserkennung), der Produktionstechnik (Qualitätssicherung), aber auch der Computergrafik (3-D-Modellierung) lassen sich denken.

Für seine außergewöhnlichen Leistungen hat Simon Winkelbach in diesem Jahr bereits zwei renommierte Preise erhalten: den ersten Preis der Siegfried Werth Stiftung zur Förderung der Messtechnik für seine Diplomarbeit über die „Gradienten basierte Rekonstruktion von 3-D-Oberflächen“ sowie den Hauptpreis der Deutsche Arbeitsgemeinschaft für Mustererkennung (DAGM e.V.). Auch in Zukunft wird das Institut für Robotik und Prozessinformatik unter Institutsleiter Prof. Friedrich Wahl im Bereich Computer Vision das obige 3-D-Rekonstruktionsverfahren weiter verfolgen, aber auch andere Methoden für die automatisierte Montage, die Hinderniserkennung für mobile Roboter und den Einsatz von Robotern in der Chirurgie erforschen.

Das Projekt kann im Institut besichtigt werden. Fragen beantwortet Herr Winkelbach unter Tel.: 0531/391-7454.