Universiteit Twente


99/12 5 februari 1999

Herkenning van voorwerpen uit stereobeelden

De computer leert met blokjes spelen

De mens staat er niet dagelijks bij stil, maar hij is erg goed in het herkennen van voorwerpen. Een flink deel van de hersenen, naar schatting ruim een kwart, is daar voortdurend druk mee. Dat dit een grote prestatie is, wordt pas pijnlijk duidelijk als een computer en camera deze klus moeten klaren. Ir. Harrie van Dijck heeft in zijn promotie-onderzoek aan de Universiteit Twente gewerkt aan dit 'herkennings-probleem'. Hij leert de computer blokjes te herkennen van verschillende vorm en grootte. Van een plaatje in het platte vlak maakt hij daarvoor eerst een driedimensionaal model. Zo is het systeem in staat de voorwerpen te herkennen, zelfs als ze gedeeltelijk achter elkaar schuil gaan. Van Dijck promoveert op 5 februari 1999 aan de faculteit Elektrotechniek van de Universiteit Twente.

Het grote voordeel van herkenning door de mens is dat hij of zij kan beschikken over een enorme hoeveelheid voorkennis. Niet alleen over het voorwerp zèlf, maar vooral ook over de context. De computer moet 'blanco' beginnen en weet dus van niets. Toch is het in industriële toepassingen en robotica handig als de computer ook voorwerpen visueel kan herkennen, bijvoorbeeld voor kwaliteitscontrole van producten op een lopende band of voor het sturen van een robot-arm.

Speelgoed

Van Dijck heeft van een aantal voorwerpen eenvoudige driedimensionale modellen gemaakt, een soort CAD-tekeningen (Computer Aided Design). De keuze van de voorwerpen geeft al aan dat de mens een enorme voorsprong heeft op de computer: het gaat om de blokjes van verschillende vorm die een peuter in een 'holle bol' steekt. 'Hollebol' is ook de naam van een project van het onderzoek-instituut Drebbel van Elektrotechniek. Daarin gaat het niet alleen om herkenning, maar ook om het sturen van een robot die de blokjes in het speelgoed steekt. Een probleem waarvoor flinke rekenkracht nodig is, en waarvoor snelle parallelle computersystemen worden gebruikt.

In de opstelling van Van Dijck maakt een camera een digitale opname van een verzameling voorwerpen. Dat is een tweedimensionaal plaatje dat weinig ruimtelijke informatie bevat. Meer informatie levert een stereo-opname, dus twee opnamen die licht zijn verschoven ten opzichte van elkaar. Tegelijk levert dit weer een nieuw probleem: welk punt op het ene plaatje hoort bij het andere? Voor dit
'correspondentieprobleem' heeft Van Dijck een nieuwe methode ontwikkeld, waarmee hij alle mogelijkheden doorrekent en de onzinnige informatie weggooit. Uiteindelijk heeft de computer zinnige informatie over de blokjes die verspreid liggen op bijvoorbeeld een tafel. Hij vergelijkt deze gegevens met de kennis die hij heeft over mogelijke voorwerpen, en kan daadwerkelijk herkennen.

De rekentijden variëren nog wel bij deze klus, maar het slagingspercentage van de herkenning is hoog, zelfs als bijvoorbeeld een kubus half verscholen gaat achter een bol. Van Dijck ziet dan ook goede mogelijkheden om dit soort technieken en algoritmen toe te passen in industriële omgevingen. Voorwaarde is dat de voorwerpen goed te beschrijven zijn. Want de computer moet het doen met zo weinig mogelijk voorkennis, om de rekentijden in de hand te kunnen houden.

Deel: ' Promotie Computer leert met blokjes spelen '




Lees ook