Hintergrund

Die Abteilung Sichtprüfsysteme des Fraunhofer IOSB beschäftigt sich mit der Entwicklung von Systemen zur automatischen Sicht- prüfung von Schüttgütern (Kaffeebohnen, Granulaten, Teeblättern, etc.) und Stückgütern (Windschutzscheiben, Linsen, etc.). Gerade die transparenten Materialien stellen eine große Herausforderung dar. In ihnen müssen kleinste Defekte, wie z.B. Kratzer, Partikeleinschlüsse, Luftblasen, mit möglichst hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit detektiert werden. Aufgrund ihrer Transparenz sind viele der herkömmlichen Sichtprüfverfahren für undurchsichtige Objekte nicht anwendbar und es müssen neue Verfahren entwickelt werden.

Für das dargestellte Kamera-/Projektorsystem kann die Entstehung des Kamerabildes k bei einer Projektion des Bildes p formuliert werden als k = Sp.

Die Lichttransportmatrix S enthält viele Informationen der Szene, ist jedoch hochgradig redundant und bei gängigen Projektor- und Sensorauflösungen im Rechner schlecht handhabbar (>10^12 Elemente). Das Ergebnis von Multiplikationen von S mit beliebigen Projektionsvektoren p lässt sich jedoch „in die Optik auslagern“. Eine geschickt gewählte Basis P = {p1, ...,pn} ermöglicht es, interessante Teile von S zu rekonstruieren. Damit lassen sich synthetisch beliebige Beleuchtungen der Szene berechnen - insbesondere solche, die streuende Fehler im Prüfobjekt hervorheben.

Aufgabenstellung

Auf Basis eines physikalisch basierten Raytracers (Mitsuba) soll der angesprochene Ansatz simuliert und evaluiert werden. Dazu sind folgende Schritte erforderlich:

• Literaturrecherche zum Thema
• Auswahl und Implementierung geeigneter (mathematischer) Verfahren zur Erfassung / Approximation von S.
• Implementierung eines Projektorplugins für das Raytracer- framework Mitsuba
• Ermittlung von Lichttransportmatrizen für Testszenen
• Untersuchung und Evaluation geeigneter Beleuchtungsmuster zur Sichtbarmachung streuender Materialdefekte
• Optional: Durchführen von realen Laborexperimenten

Anforderungen

Diese Abschlussarbeit richtet sich an Studierende der Informatik, Elektro- und Informationstechnik, Mathematik und verwandte Studiengänge des KIT. Eine selbstständige Arbeitsweise wird vorausgesetzt. Optionale Vorkenntnisse in der Programmierung mit C++, Matlab, den Themenbereichen Bildverarbeitung, Computergrafik, Optik und mathematische Optimierung sind von Vorteil.

Wir bieten

... Ihnen die Möglichkeit, eine Abschlussarbeit in einem interessanten, aktuellen und praxisnahen Themenfeld zu bearbeiten. Sie erwartet eine angemessene Betreuung, moderne Arbeitsplatzausstattung und eine angenehme Arbeitsatmosphäre in einem kreativen Team motivierter Wissenschaftler. Außerdem werden wir Ihre Arbeit nach Abschluss umgehend bewerten und Ihnen entsprechendes Feedback mit auf den Weg geben.

Bei Interesse wenden Sie sich bitte an

M. Sc. Johannes Meyer
Fraunhofer IOSB (SPR)
mailto:johannes.meyer@kit.edu
Tel.: 0721 6091 482