Statistische Untersuchung zur Schattendetektion in monochromatischen Bildern

In dieser Arbeit werden die Parameter der Iteration, der Belichtungszeit und der Beleuchtungsrichtungen einer Bildreihe auf ihre statistischen Aussagekraft bezüglich einer Schattenfilterung untersucht. Es wird aufgezeigt, dass die Unterscheidung von schattigen und dunkel gefärbten Bildbereichen eine große Herausforderung der Schattendetektion auf Graustufenbildern ist. Anschließend werden durch die gewonnenen Erkenntnisse Verfahren entwickelt, um Schatten vor der Prozessierung durch Photometrisches Stereo zu entfernen, und miteinander verglichen. Zuletzt wird die Auswirkung von Schattenfilterung auf Photometrisches Stereo untersucht, indem die Ergebnisse der Oberflächenrekonstruktion nach einer Filterung unter Reduktion der verfügbaren Beleuchtungsrichtungen analysiert werden.

In der Bildverarbeitung steht man seit vielen Jahren vor der Herausforderung Schatten zu erkennen. Während Schatten für den Menschen eine wichtige Orientierung bei der Wahrnehmung und Einschätzung von räumlichen Gegebenheiten bieten, können sie teilweise für bildverarbeitende Vorgänge störend sein. Vor allem auf Graustufenbildern stehen viele der auf Farbinformationen basierenden Schattendetektionsverfahren nicht zur Verfügung. Ein Beispiel, bei dem Graustufenbilder genutzt werden, ist die 3D-Rekonstruktion durch Shape from Shading mit Photometrischem Stereo. Bei diesem Verfahren werden die Schattierungen der Objekte unter verschiedenen Beleuchtungsrichtungen genutzt, um die 3D-Oberfläche des abgelichteten Objekts abzuleiten. Schon ab drei verschiedenen Beleuchtungsrichtungen, kann dadurch eine Objektrekonstruktion im dreidimensionalem Raum erfolgen. Eine Überlagerung durch Schatten hat jedoch einen negativen Einfluss auf die Rekonstruktion, da keine akkurate Schätzung der Oberflächeneigenschaften mehr gewährleistetet werden kann.