Entwicklung und Implementierung einer auf ein Kantenbild gründenden 2D/3D-Registrierung

Diplomarbeit

Mittels Röntgenstrahlen werden Fertigungsteile aus verschiedenen Industriebereichen (z.B. Luft- und Raumfahrt, Automobilbau) tomographiert, um zwecks Maßhaltigkeitsprüfung einen Soll/Ist-Vergleich mit den zugehörigen CAD-Daten durchzuführen.
Aufgrund verschiedener physikalischer Wechselwirkungen kommt es in den Rekonstruktionen zu Artefakten. Deren Korrekur erfordert die Weglängen, die die Röntgenstrahlen im Prüfling zuücklegen. Zur Berechnung dieser Längen ist eine komplexe und zeitaufwendige Nachbearbeitung notwendig.
Das Ziel der Arbeit ist es nun, diese durchstrahlten Längen aus den CAD-Daten zu ermitteln, um die zeitintensive Nachbearbeitung zu vermeiden. Hierfür ist es notwenig, das zu untersuchte Fertigungsteil mit den CAD-Daten zu registrieren, wofür lediglich 2D-Röntgenprojektionen zur Verfügung stehen.
Thema a) Für die Registrierung sollen Merkmals (z.B. Ecken, kreisförmige Kanten usw.) im CAD-Modell offline bestimmt werden, deren Proktionen sich in den Rötgenbildern deutlich hervorheben. Diese Projektionen sind nun in den Röntgenprojektionen z.B. mit der Generalisierten Hough-Transformation [2] zu lokalisieren und dann über mehere Projektionen zu verfolgen, so daß man mit Triangulierung die 3D-Koordinaten der entsprechenden Merkmale bestimmen kann. Zuletzt müssen noch Korrespondenzen zwischen den rekonstruierten und den Merkmalen des CAD-Modells bestimmt werden. Dies kann z.B. mit Simulated Annealing geschehen. Mit diesen 3D-Korrespondenzen ist nun eine Registrierung möglich [1].
Thema b) Hier soll ein Registrierungsverfahren entwickelt werden, das [3] ähnlich ist. Von dem gegebenen CAD-Modell werden offline Projektionen für hinreichend viele Orientierungen simuliert. Diese simulierten Projektionen werden nun mit einem Kantendetektor bearbeitet und ihre Kantenbilder durch geometrische Merkmale (Geraden, Bögen, usw.) beschrieben, wofür z.B. die Hough-Transformation benutzt werden kann. Die während der CT gewonnenen Rötgenprojektionen sind nun auch in Kantenbilder umzuwandeln und geometrisch zu beschreiben. Nun ist diejenige simulierte Projektion zu bestimmen, deren geometrische Beschreibung des Kantenbildes dem aktuellen am ähnlichsten ist. Diese Orientierung dient dann als initiale Orientierung für eine bereits implementierte Feinregistrierung.
Neben sehr guten Studienleistungen werden fundierte Kenntnisse in C/C++ sowie sehr gute Kenntnisse in digitaler Bildverarbeitung vorrausgesetzt.

Advisor(s)