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Roboter hält die Augen offen

Realistische dreidimensionale Modelle (3D-Modelle) gewinnen in vielen Computeranwendungen an Bedeutung. Ein Prototyp eines mobilen Roboters vermittelt seinem Benutzer den Eindruck, selbst vor Ort zu sein - ideal für Anwendungen in der Telepräsenz und der virtuellen Realität.
Roboter hält die Augen offen
Jüngste Fortschritte in der Informatik haben es möglich gemacht, 3D-Modelle unserer Umgebung zu erzeugen. Dabei wurde versucht, die räumliche und visuelle Komplexität realer Umgebungen in zwei getrennten Schritten zu erfassen. Der erste besteht darin, eine dreidimensionale grafische Darstellung der betrachteten Umgebung zu erzeugen, während im zweiten Schritt das Texturieren - also das "Ausmalen" - dieser Darstellung erfolgt, mit der eine möglichst getreue Approximation des natürlichen visuellen Erscheinungsbildes erzielt werden soll.

Im Institute for Systems, Informatics & Safety (ISIS) des Joint Research Centre (JRC) wurde dafür ein integriertes Konzept unter Einbeziehung eines mobilen Roboter-Prototypen verfolgt. Dieser autonome Umgebungssensor für Telepräsenz (Autonomous Environmental Sensor for Telepresence, AEST) ist in der Lage, sich frei innerhalb eines Gebäudes zu bewegen und dabei automatisch eine 3D-Karte des Gebäudeinneren einschließlich aller Informationen zur Oberflächentextur zu generieren.

Beim AEST handelt es sich um eine autonome, mobile Plattform, die mit einem speziell entwickelten Sensorkopf zum Abtasten der Umgebung ausgerüstet ist. Der Sensorkopf besteht aus einem Laser-Entfernungsmesser mit einem rotierenden Spiegel zur Erfassung von 3D-Strukturen sowie einer Videokamera zur Erfassung der zugehörigen Texturinformationen. Die integrierte Software führt die Registrierung und Integration von Daten aus verschiedenen Perspektiven sowie die Registrierung der Videotextur durch und rekonstruiert daraus die endgültigen 3D-Modelle.

Die Plattform enthält separate Navigations- und Rekonstruktionscomputer und ist mit 24 Ultraschallsensoren bestückt, die ihr dabei helfen, Kollisionen zu vermeiden. Das ganze System hat in etwa die Größe einer Person und kann sich somit zu allen Stellen im Gebäude bewegen, zu denen sich wahrscheinlich auch ein menschlicher Besucher auf seiner Besichtigungstour begeben würde. Es liefert außerdem Bilder, die in Augenhöhe aufgenommen wurden, und vermittelt dem Betrachter so den Eindruck, selbst am realen Schauplatz anwesend zu sein.

Der AEST ist in der Lage, räumliche Daten an verschiedenen Punkten im Gebäude zu erfassen, da er automatisch von einem Punkt zum anderen navigieren kann. Durch Kombination der an benachbarten Positionen registrierten visuellen Daten lassen sich auch Oberflächen erfassen, die ansonsten verdeckt und daher von einer einzigen Position aus nicht zu sehen wären. Das System erkennt Sichthindernisse und entscheidet selbst, wo die optimale Position für den nächsten Betrachtungspunkt sein sollte.

Der Betrachter kann wählen, von welchem Punkt aus er sich die Umgebung ansehen möchte, wobei es für ihn unerheblich ist, welche Datenerfassungspunkte zur Erzeugung des 3D-Modells verwendet wurden. Diese Fähigkeit zur automatischen Generierung solcher Modelle aus realen Strukturen eröffnet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten beispielsweise im Immobilienbereich, im Design, in Computerspielen oder in Simulatoren.

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 80815 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: IT, Telekommunikation