Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Ausgangssituation
Für viele technische Anwendungen ist es notwendig, die Lage (Position und Orientierung) eines bewegten Objektes im Raum stets präzise zu kennen. In 2D-Kamerabildern fehlt die Tiefeninformation, weswegen eine 3D-Lagebestimmung nur indirekt möglich ist. Scannende LiDAR-Systeme tasten die Szene punktweise sukzessive ab und erzeugen so eine zeitlich akkumulierte Punktwolke. Bewegte Objekte werden dadurch verzerrt wiedergegeben. Matrix-LiDAR bzw. Flash-LiDAR Sensoren beleuchten dagegen die gesamte Szene mit einem einzigen Laserpuls und messen für eine Detektormatrix (hier 128x128 Punkte) die Laufzeit des Laserpulses, wodurch sich ein Entfernungsbild für die Szene ergibt. Da hier alle auf einem Objekt liegenden Punkte gleichzeitig gemessen werden, werden auch bewegte Objekte nicht verzerrt.
Demonstrator
Zur Demonstration der Vorteile eines Matrix-LiDARs zur Objektverfolgung wurde beispielhaft ein Personen-Tracker aufgebaut. Dazu wurde der Sensor auf einen Schwenk-Neige-Kopf (SNK) montiert. Die vom LiDAR-Sensor aufgenommene Szene wird in Echtzeit in eine 3D-Punktwolke umgerechnet und darauf ein modellbasiertes Personendetektionsverfahren angewendet (Modell: zylinderförmiges Segment entsprechender Größe). Wird damit eine Person detektiert, wird der SNK so angesteuert, dass die Person bei den nachfolgenden Aufnahmen (Framerate 5 Hz) in der Mitte des Gesichtsfeldes gehalten wird.
Video: Personendetektion und -tracking mittels Flash-LiDAR
Weitere Informationen
- Hammer, M., Hebel, M., Arens, M., 2016. Automated object detection and tracking with a flash LiDAR system. Proceedings of SPIE 9988, Electro-Optical Remote Sensing X, 998803. [DOI: 10.1117/12.2240640]