Asus Xtion Pro Tiefenkamera mit Matlab/Simulink - Versionsgeschichte

Maximilian Harrer am 3. Juli 2018 um 20:17 Uhr

2018-07-03T20:17:13Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 20:17 Uhr
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	== Primärsensor & Signalvorverarbeitung ==		== Primärsensor & Signalvorverarbeitung ==
	[[Datei: pattern.JPG\|thumb\|\|200px\|left\|Abbildung 4: Strukturiertes Infrarot-Lichtmuster eines Infrarotprojektors <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>]] Für die Tiefenwahrnehmung der Xtion Pro Live spielen, neben dem PrimeSense Carmine 1.09 Sensor, zwei Elemente eine entscheidende Rolle. Dabei handelt es sich einerseits um einen Infrarot-Projektor und andererseits eine Infrarot-Kamera.		[[Datei: pattern.JPG\|thumb\|\|200px\|left\|Abbildung 4: Strukturiertes Infrarot-Lichtmuster eines Infrarotprojektors <ref name=PZr> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>]] Für die Tiefenwahrnehmung der Xtion Pro Live spielen, neben dem PrimeSense Carmine 1.09 Sensor, zwei Elemente eine entscheidende Rolle. Dabei handelt es sich einerseits um einen Infrarot-Projektor und andererseits eine Infrarot-Kamera.
	Der Projektor projiziert ein Punktmuster auf in Reichweite befindliche Objekte, welche jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Infrarot-Kamera ist jedoch in der Lage diese aufzunehmen, da die aufgenommen Bilder der Kamera im Infrarot-Farbbereich liegen. Durch die unterschiedliche Entfernung der Objekte zum Projektor ergeben sich verschiedene Ausprägungen der Infrarot-Punkte. Die Größe der Punkte steigt umso weiter ein Objekt von der Kamera entfernt ist. Dies lässt sich mit dem Lichtkegel einer handelsüblichen Taschenlampe vergleichen. Umso näher man diese an eine Wand hält, umso kleiner und konzentrierter wird der Lichtkegel. [[Datei: KennlinieMH.JPG\|thumb\|\|190px\|right\|Abbildung 5: Kennlinie eines ADU <ref name= ELVr> ELV journal 2/07: „Einführung in die digitale Signalverarbeitung“</ref>]]		Der Projektor projiziert ein Punktmuster auf in Reichweite befindliche Objekte, welche jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Infrarot-Kamera ist jedoch in der Lage diese aufzunehmen, da die aufgenommen Bilder der Kamera im Infrarot-Farbbereich liegen. Durch die unterschiedliche Entfernung der Objekte zum Projektor ergeben sich verschiedene Ausprägungen der Infrarot-Punkte. Die Größe der Punkte steigt umso weiter ein Objekt von der Kamera entfernt ist. Dies lässt sich mit dem Lichtkegel einer handelsüblichen Taschenlampe vergleichen. Umso näher man diese an eine Wand hält, umso kleiner und konzentrierter wird der Lichtkegel. [[Datei: KennlinieMH.JPG\|thumb\|\|190px\|right\|Abbildung 5: Kennlinie eines ADU <ref name= ELVr> ELV journal 2/07: „Einführung in die digitale Signalverarbeitung“</ref>]]
	Die Kamera sendet anschließend die analogen Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der Größe der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie konnte indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.		Die Kamera sendet anschließend die analogen Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der Größe der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie konnte indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.
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	=== Tiefenauflösung und Empfindlichkeit ===		=== Tiefenauflösung und Empfindlichkeit ===
	[[Datei: Tiefenaufloesung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 8: Tiefenauflösung der Asus Xtion Pro Live in Abhängigkeit der Tiefe (f = 640 Pixel, b = 59 mm und d =1 Pixel)]]		[[Datei: Tiefenaufloesung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 8: Tiefenauflösung der Asus Xtion Pro Live in Abhängigkeit der Tiefe (f = 640 Pixel, b = 59 mm und d =1 Pixel)]]
	Da strukturierte Lichttiefenkameras auf Triangulation basieren, haben sie das gleiche Tiefenauflösungsmodell wie das von Standard-Stereo-Systemen. Ihre Tiefenauflösung kann daher als <math>\Delta z = \frac{z^2}{bf} \cdot \Delta d</math> berechnet werden. Dabei ist z die Tiefe (in Millimeter), b die horizontale Grundlinie zwischen Beamer und Kamera (in Millimeter), f die Brennweite der Kamera (in Pixel) und die Disparität (in Pixel). Die Disparitätsauflösung (d) ist im Falle der Xtion Pro Live 1, da eine Pixelauflösung vorliegt <ref> KURT KONOLIGE, PATRICK MIHELICH: "Technical description of Kinect calibartion" auf http://wiki.ros.org/kinect_calibration/technical, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref> <ref> DANIEL BACHFELD, DR. VOLKER ZOTA, PETER KÖNIG: " Kopieren in 3D - Räumlich scannen mit Digitalkamera, Kinect oder Laser-Scanner" auf https://www.heise.de/ct/ausgabe/2012-11-Raeumlich-scannen-mit-Digitalkamera-Kinect-oder-Laser-Scanner-2346188.html, letzte Informationsabfrage am 03.07.2018</ref> <ref~~> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016<~~/~~ref~~>. Die Empfindlichkeit der Asus Xtion Pro Live liegt bei einem Millimeter, da kleinere Werte nicht ermittelt werden.		Da strukturierte Lichttiefenkameras auf Triangulation basieren, haben sie das gleiche Tiefenauflösungsmodell wie das von Standard-Stereo-Systemen. Ihre Tiefenauflösung kann daher als <math>\Delta z = \frac{z^2}{bf} \cdot \Delta d</math> berechnet werden. Dabei ist z die Tiefe (in Millimeter), b die horizontale Grundlinie zwischen Beamer und Kamera (in Millimeter), f die Brennweite der Kamera (in Pixel) und die Disparität (in Pixel). Die Disparitätsauflösung (d) ist im Falle der Xtion Pro Live 1, da eine Pixelauflösung vorliegt <ref> KURT KONOLIGE, PATRICK MIHELICH: "Technical description of Kinect calibartion" auf http://wiki.ros.org/kinect_calibration/technical, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref> <ref> DANIEL BACHFELD, DR. VOLKER ZOTA, PETER KÖNIG: " Kopieren in 3D - Räumlich scannen mit Digitalkamera, Kinect oder Laser-Scanner" auf https://www.heise.de/ct/ausgabe/2012-11-Raeumlich-scannen-mit-Digitalkamera-Kinect-oder-Laser-Scanner-2346188.html, letzte Informationsabfrage am 03.07.2018</ref> <ref name=PZr/>. Die Empfindlichkeit der Asus Xtion Pro Live liegt bei einem Millimeter, da kleinere Werte nicht ermittelt werden.

	=== Messunsicherheit und Vertrauensintervall ===		=== Messunsicherheit und Vertrauensintervall ===

Maximilian Harrer am 3. Juli 2018 um 20:15 Uhr

2018-07-03T20:15:22Z

Maximilian Harrer am 3. Juli 2018 um 19:56 Uhr

2018-07-03T19:56:46Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 19:56 Uhr
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	== Einleitung ==		== Einleitung ==
	Im Rahmen der semesterbegleitenden Prüfung der Veranstaltung „Signalverarbeitende Systeme“ im Sommersemester 2018 des Masterstudiengangs „Business and Systems Engineering“ sind die ~~Studierenden~~ zur Bearbeitung eines Projekts angehalten. Dabei handelt es sich um die Auslesung eines Sensors mittels MATLAB/Simulink sowie der Beschreibung, Untersuchung und dem Verstehen der Signalverarbeitungskette.		Im Rahmen der semesterbegleitenden Prüfung der Veranstaltung „Signalverarbeitende Systeme“ im Sommersemester 2018 des Masterstudiengangs „Business and Systems Engineering“ sind die Studiereinden zur Bearbeitung eines Projekts angehalten. Dabei handelt es sich um die Auslesung eines Sensors mittels MATLAB/Simulink sowie der Beschreibung, Untersuchung und dem Verstehen der Signalverarbeitungskette.

	== Asus Xtion Pro Live ==		== Asus Xtion Pro Live ==
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	== Digitale Signalverarbeitung ==		== Digitale Signalverarbeitung ==
	Die digitale Signalverarbeitung wird ~~internet~~ durch die Rechenleistung des SoC durchgeführt, über einen USB-Port an den Rechner weitergeleitet und dort mit Matlab verarbeitet.		Die digitale Signalverarbeitung wird intern durch die Rechenleistung des SoC durchgeführt, über einen USB-Port an den Rechner weitergeleitet und dort mit Matlab verarbeitet.

	=== Filter ===		=== Filter ===

Maximilian Harrer: /* Tiefenauflösung und Empfindlichkeit */

2018-07-03T18:23:41Z

Tiefenauflösung und Empfindlichkeit

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 18:23 Uhr
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	=== Tiefenauflösung und Empfindlichkeit ===		=== Tiefenauflösung und Empfindlichkeit ===
	[[Datei: Tiefenaufloesung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 8: Tiefenauflösung der Asus Xtion Pro Live in Abhängigkeit der Tiefe (f = 640 Pixel, b = 59 mm und d =1 Pixel)]]		[[Datei: Tiefenaufloesung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 8: Tiefenauflösung der Asus Xtion Pro Live in Abhängigkeit der Tiefe (f = 640 Pixel, b = 59 mm und d =1 Pixel)]]
	Da strukturierte Lichttiefenkameras auf Triangulation basieren, haben sie das gleiche Tiefenauflösungsmodell wie das von Standard-Stereo-Systemen. Ihre Tiefenauflösung kann daher als <math>\Delta z = \frac{z^2}{bf} \cdot \Delta d</math> berechnet werden. Dabei ist z die Tiefe (in Millimeter), b die horizontale Grundlinie zwischen Beamer und Kamera (in Millimeter), f die Brennweite der Kamera(in Pixel) und die Disparität (in Pixel). Die Disparitätsauflösung (d) ist im Falle der Xtion Pro Live 1, da eine Pixelauflösung vorliegt <ref> KURT KONOLIGE, PATRICK MIHELICH: "Technical description of Kinect calibartion" auf http://wiki.ros.org/kinect_calibration/technical, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref> <ref> DANIEL BACHFELD, DR. VOLKER ZOTA, PETER KÖNIG: " Kopieren in 3D - Räumlich scannen mit Digitalkamera, Kinect oder Laser-Scanner" auf https://www.heise.de/ct/ausgabe/2012-11-Raeumlich-scannen-mit-Digitalkamera-Kinect-oder-Laser-Scanner-2346188.html, letzte Informationsabfrage am 03.07.2018</ref> <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>. Die Empfindlichkeit der Asus Xtion Pro Live liegt bei einem Millimeter, da kleinere Werte nicht ermittelt werden.		Da strukturierte Lichttiefenkameras auf Triangulation basieren, haben sie das gleiche Tiefenauflösungsmodell wie das von Standard-Stereo-Systemen. Ihre Tiefenauflösung kann daher als <math>\Delta z = \frac{z^2}{bf} \cdot \Delta d</math> berechnet werden. Dabei ist z die Tiefe (in Millimeter), b die horizontale Grundlinie zwischen Beamer und Kamera (in Millimeter), f die Brennweite der Kamera (in Pixel) und die Disparität (in Pixel). Die Disparitätsauflösung (d) ist im Falle der Xtion Pro Live 1, da eine Pixelauflösung vorliegt <ref> KURT KONOLIGE, PATRICK MIHELICH: "Technical description of Kinect calibartion" auf http://wiki.ros.org/kinect_calibration/technical, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref> <ref> DANIEL BACHFELD, DR. VOLKER ZOTA, PETER KÖNIG: " Kopieren in 3D - Räumlich scannen mit Digitalkamera, Kinect oder Laser-Scanner" auf https://www.heise.de/ct/ausgabe/2012-11-Raeumlich-scannen-mit-Digitalkamera-Kinect-oder-Laser-Scanner-2346188.html, letzte Informationsabfrage am 03.07.2018</ref> <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>. Die Empfindlichkeit der Asus Xtion Pro Live liegt bei einem Millimeter, da kleinere Werte nicht ermittelt werden.

	=== Messunsicherheit und Vertrauensintervall ===		=== Messunsicherheit und Vertrauensintervall ===

Maximilian Harrer am 3. Juli 2018 um 16:14 Uhr

2018-07-03T16:14:30Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 16:14 Uhr
Zeile 141:		Zeile 141:
	u_rel = (u/abs(xgg))*100; % in %		u_rel = (u/abs(xgg))*100; % in %

	% Vertrauensbereich		% Vertrauensbereich (t-Student Verteilung)
	% Vertrauensniveau: P=95%		% Vertrauensniveau: P=95%
	~~% Tabelle t-Verteilung: t=2.175~~
	vn = 0.95;% Vertrauensniveau		vn = 0.95;% Vertrauensniveau
	fg = m-1; % Freiheitsgrade		fg = m-1; % Freiheitsgrade

Maximilian Harrer: /* Datenübertragung */

2018-07-03T14:47:09Z

Datenübertragung

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 14:47 Uhr
Zeile 63:		Zeile 63:
	== Datenübertragung ==		== Datenübertragung ==
	[[Datei: Symmetrische_Datenuebertragung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 7: Prinzip der symmetrischen Datenübertragung]]		[[Datei: Symmetrische_Datenuebertragung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 7: Prinzip der symmetrischen Datenübertragung]]
	Der Steckerplatz für die Tiefenkamera verfügt über 32 Leitungen. Bei der Datenübertragung in Kameras wird meist auf die symmetrische Datenübertragung zurückgegriffen, mit welchen für jeweils ein Bit zwei Leitungen genutzt werden (Plus und Minus). Diese Art der Datenübertragung wird dazu verwendet um Fehler durch äußere Faktoren erkennen zu können und dadurch die Richtigkeit der zu übertragenden Daten zu gewährleisten. Dies wird ermöglicht, da die Beeinflussung des Nutzsignals auf dem Übertragungsweg durch Einkopplungen auf beiden Leitern fast gleichartig ist, sodass beim Bilden der Differenz beider Leiterpotenziale die Störung nahezu aufgehoben ist (Abbildung 7) <ref> KUNBUS: „Praxiswissen“ auf https://www.kunbus.de/symmetrische-signaluebertragung.html, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref>. Geht man für die Xtion Pro Live davon aus, dass dadurch jeweils 2 Leitungen für Spannung/Masse, I²C und Clock genutzt werden, bleiben zur Datenübertragung 26 Leitungen übrig. ~~Darauf~~ lässt sich ableiten, dass es sich aller Voraussicht nach um eine serielle Übertragung der Daten handelt, da eine parallele Datenübertragung mit mehr als 4 Leitungen unüblich ist.		Der Steckerplatz für die Tiefenkamera verfügt über 32 Leitungen. Bei der Datenübertragung in Kameras wird meist auf die symmetrische Datenübertragung zurückgegriffen, mit welchen für jeweils ein Bit zwei Leitungen genutzt werden (Plus und Minus). Diese Art der Datenübertragung wird dazu verwendet um Fehler durch äußere Faktoren erkennen zu können und dadurch die Richtigkeit der zu übertragenden Daten zu gewährleisten. Dies wird ermöglicht, da die Beeinflussung des Nutzsignals auf dem Übertragungsweg durch Einkopplungen auf beiden Leitern fast gleichartig ist, sodass beim Bilden der Differenz beider Leiterpotenziale die Störung nahezu aufgehoben ist (Abbildung 7) <ref> KUNBUS: „Praxiswissen“ auf https://www.kunbus.de/symmetrische-signaluebertragung.html, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref>. Geht man für die Xtion Pro Live davon aus, dass dadurch jeweils 2 Leitungen für Spannung/Masse, I²C und Clock genutzt werden, bleiben zur Datenübertragung 26 Leitungen übrig. Daraus lässt sich ableiten, dass es sich aller Voraussicht nach um eine serielle Übertragung der Daten handelt, da eine parallele Datenübertragung mit mehr als 4 Leitungen unüblich ist.

	== Implementierung der Messdaten in MATLAB/Simulink ==		== Implementierung der Messdaten in MATLAB/Simulink ==

Maximilian Harrer am 3. Juli 2018 um 14:46 Uhr

2018-07-03T14:46:34Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 14:46 Uhr
Zeile 56:		Zeile 56:
	Die Kamera sendet anschließend die analoge Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der größere der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.		Die Kamera sendet anschließend die analoge Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der größere der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.

	== Analog-Digital-~~Umsetzer~~ ==		== Analog-Digital-Umsetzung ==
	[[Datei: Successive_Approximation_ADC.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 6: Prinzip der sukzessiven Approximation <ref>http://www.vias.org/mikroelektronik/img/adcsukap.png</ref>]]		[[Datei: Successive_Approximation_ADC.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 6: Prinzip der sukzessiven Approximation <ref>http://www.vias.org/mikroelektronik/img/adcsukap.png</ref>]]
	Welcher Analog-Digital Umsetzer (ADU) in der Asus Xtion Pro Live zum Einsatz kommt lässt sich nicht ermitteln. Für die Wahl eines sinnvollen Analog-Digital-Wandlers müssen die Abtastrate, Auflösung, der Stromverbrauch und die Größe des Wandlers berücksichtigt werden. Da die Sensoren bereits viel Platz wegnehmen, würde ein ADU mit großem Flächenbedarf den Chip unnötig Groß machen. Für den Stromverbrauch muss bedacht werden, dass durch eine hohe Anzahl an Komparatoren die Verlustleistung exponentiell ansteigt und dies zur Folge hätte, dass zusätzliche Supplypads eingefügt werden müssten um den Stromverbrauch zu decken, was den Chip gegebenenfalls ebenfalls vergrößern würde <ref> CONOR POWER: „Spezifikationen für Wandler – Auswahlkriterien für A/D-Wandler“ auf https://www.elektronikpraxis.vogel.de/auswahlkriterien-fuer-a-d-wandler-a-151736/, letzte Informationsabfrage am 25.06.2018</ref>.		Welcher Analog-Digital Umsetzer (ADU) in der Asus Xtion Pro Live zum Einsatz kommt lässt sich nicht ermitteln. Für die Wahl eines sinnvollen Analog-Digital-Wandlers müssen die Abtastrate, Auflösung, der Stromverbrauch und die Größe des Wandlers berücksichtigt werden. Da die Sensoren bereits viel Platz wegnehmen, würde ein ADU mit großem Flächenbedarf den Chip unnötig Groß machen. Für den Stromverbrauch muss bedacht werden, dass durch eine hohe Anzahl an Komparatoren die Verlustleistung exponentiell ansteigt und dies zur Folge hätte, dass zusätzliche Supplypads eingefügt werden müssten um den Stromverbrauch zu decken, was den Chip gegebenenfalls ebenfalls vergrößern würde <ref> CONOR POWER: „Spezifikationen für Wandler – Auswahlkriterien für A/D-Wandler“ auf https://www.elektronikpraxis.vogel.de/auswahlkriterien-fuer-a-d-wandler-a-151736/, letzte Informationsabfrage am 25.06.2018</ref>.

Maximilian Harrer am 3. Juli 2018 um 14:45 Uhr

2018-07-03T14:45:44Z

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 14:45 Uhr
Zeile 10:		Zeile 10:
	Im Rahmen der semesterbegleitenden Prüfung der Veranstaltung „Signalverarbeitende Systeme“ im Sommersemester 2018 des Masterstudiengangs „Business and Systems Engineering“ sind die Studierenden zur Bearbeitung eines Projekts angehalten. Dabei handelt es sich um die Auslesung eines Sensors mittels MATLAB/Simulink sowie der Beschreibung, Untersuchung und dem Verstehen der Signalverarbeitungskette.		Im Rahmen der semesterbegleitenden Prüfung der Veranstaltung „Signalverarbeitende Systeme“ im Sommersemester 2018 des Masterstudiengangs „Business and Systems Engineering“ sind die Studierenden zur Bearbeitung eines Projekts angehalten. Dabei handelt es sich um die Auslesung eines Sensors mittels MATLAB/Simulink sowie der Beschreibung, Untersuchung und dem Verstehen der Signalverarbeitungskette.

	== ~~Die Kamera~~ ==		== Asus Xtion Pro Live ==
	[[Datei:Xtion_Pro_Live_mit_OpenNI2_NIViewer_(3).JPG\|thumb\|\|300px\|middle\|Abbildung 2: Xtion Pro Live mit OpenNI2 NIViewer]]		[[Datei:Xtion_Pro_Live_mit_OpenNI2_NIViewer_(3).JPG\|thumb\|\|300px\|middle\|Abbildung 2: Xtion Pro Live mit OpenNI2 NIViewer]]
	Der taiwanische Hersteller von Computer-Hardware Asus hat 2012 die Xtion Pro Live offiziell vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Eingabegerät für bewegungsgesteuerte Spiele, Natural User Interfaces, wie dem Nutzer eine direkte Interaktion mit der Bedienoberfläche durch Wischen, Tippen, Berühren, Gesten oder Sprache ermöglichen, und Computer Vision Research, der computergestützte Lösung von Aufgabenstellungen, die sich an den Fähigkeiten des menschlichen visuellen Systems orientieren <ref>JOSEPH HOWSE, STEVEN PUTTEMANS, QUAN HUA, UTKARSH SINHA: "OpenCV 3 Blueprints", Birgmingham 2013</ref>. Die Kamera verwendet eine SD-Speicherkarte, auf der das Linux basierte Betriebssystem Dabian installiert ist. Dies ermöglicht eine einfache Konfiguration der Asus Xtion Pro Live mittels OpenNi Library und PrimeSense Sensor Treiber.		Der taiwanische Hersteller von Computer-Hardware Asus hat 2012 die Xtion Pro Live offiziell vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Eingabegerät für bewegungsgesteuerte Spiele, Natural User Interfaces, wie dem Nutzer eine direkte Interaktion mit der Bedienoberfläche durch Wischen, Tippen, Berühren, Gesten oder Sprache ermöglichen, und Computer Vision Research, der computergestützte Lösung von Aufgabenstellungen, die sich an den Fähigkeiten des menschlichen visuellen Systems orientieren <ref>JOSEPH HOWSE, STEVEN PUTTEMANS, QUAN HUA, UTKARSH SINHA: "OpenCV 3 Blueprints", Birgmingham 2013</ref>. Die Kamera verwendet eine SD-Speicherkarte, auf der das Linux basierte Betriebssystem Dabian installiert ist. Dies ermöglicht eine einfache Konfiguration der Asus Xtion Pro Live mittels OpenNi Library und PrimeSense Sensor Treiber.

Maximilian Harrer: /* Primärsensor & Signalvorverarbeitung */

2018-07-03T14:44:46Z

Primärsensor & Signalvorverarbeitung

← Nächstältere Version		Version vom 3. Juli 2018, 14:44 Uhr
Zeile 53:		Zeile 53:
	== Primärsensor & Signalvorverarbeitung ==		== Primärsensor & Signalvorverarbeitung ==
	[[Datei: pattern.JPG\|thumb\|\|200px\|left\|Abbildung 4: Strukturiertes Infrarot-Lichtmuster eines Infrarotprojektors <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>]] Für die Tiefenwahrnehmung der Xtion Pro Live spielen, neben dem PrimeSense Carmine 1.09 Sensor, zwei Elemente eine entscheidende Rolle. Dabei handelt es sich einerseits um einen Infrarot-Projektor und andererseits eine Infrarot-Kamera.		[[Datei: pattern.JPG\|thumb\|\|200px\|left\|Abbildung 4: Strukturiertes Infrarot-Lichtmuster eines Infrarotprojektors <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>]] Für die Tiefenwahrnehmung der Xtion Pro Live spielen, neben dem PrimeSense Carmine 1.09 Sensor, zwei Elemente eine entscheidende Rolle. Dabei handelt es sich einerseits um einen Infrarot-Projektor und andererseits eine Infrarot-Kamera.
	Der Projektor projiziert ein Punktmuster auf in Reichweite befindliche Objekte, welche jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Infrarot-Kamera ist jedoch in der Lage diese aufzunehmen, da die aufgenommen Bilder der Kamera im Infrarot-Farbbereich liegen. Durch die unterschiedliche Entfernung der Objekte zum Projektor ergeben sich unterschiedliche Ausprägungen der Infrarot-Punkte. Die größere der Punkte steigt umso weiter ein Objekt von der Kamera entfernt ist. Dies lässt sich mit dem Lichtkegel einer handelsüblichen Taschenlampe vergleichen. Umso näher man diese an eine Wand hält, umso kleiner und konzentrierter wird der Lichtkegel.		Der Projektor projiziert ein Punktmuster auf in Reichweite befindliche Objekte, welche jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Infrarot-Kamera ist jedoch in der Lage diese aufzunehmen, da die aufgenommen Bilder der Kamera im Infrarot-Farbbereich liegen. Durch die unterschiedliche Entfernung der Objekte zum Projektor ergeben sich unterschiedliche Ausprägungen der Infrarot-Punkte. Die größere der Punkte steigt umso weiter ein Objekt von der Kamera entfernt ist. Dies lässt sich mit dem Lichtkegel einer handelsüblichen Taschenlampe vergleichen. Umso näher man diese an eine Wand hält, umso kleiner und konzentrierter wird der Lichtkegel. [[Datei: KennlinieMH.JPG\|thumb\|\|190px\|right\|Abbildung 5: Kennlinie eines ADU <ref name= ELVr> ELV journal 2/07: „Einführung in die digitale Signalverarbeitung“</ref>]]

	[[Datei: KennlinieMH.JPG\|thumb\|\|190px\|right\|Abbildung 5: Kennlinie eines ADU <ref name= ELVr> ELV journal 2/07: „Einführung in die digitale Signalverarbeitung“</ref>]]
	Die Kamera sendet anschließend die analoge Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der größere der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.		Die Kamera sendet anschließend die analoge Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der größere der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.

Maximilian Harrer: /* Die Kamera */

2018-07-03T14:44:02Z

Die Kamera

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	== Die Kamera ==		== Die Kamera ==
	[[Datei:Xtion_Pro_Live_mit_OpenNI2_NIViewer_(3).JPG\|thumb\|\|300px\|middle\|Abbildung 2: Xtion Pro Live mit OpenNI2 NIViewer]]		[[Datei:Xtion_Pro_Live_mit_OpenNI2_NIViewer_(3).JPG\|thumb\|\|300px\|middle\|Abbildung 2: Xtion Pro Live mit OpenNI2 NIViewer]]
	Der taiwanische Hersteller von Computer-Hardware Asus hat 2012 die Xtion Pro Live offiziell vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Eingabegerät für bewegungsgesteuerte Spiele, Natural User Interfaces, wie dem Nutzer eine direkte Interaktion mit der Bedienoberfläche durch Wischen, Tippen, Berühren, Gesten oder Sprache ermöglichen, und Computer Vision Research, der computergestützte Lösung von Aufgabenstellungen, die sich an den Fähigkeiten des menschlichen visuellen Systems orientieren <ref>JOSEPH HOWSE, STEVEN PUTTEMANS, QUAN HUA, UTKARSH SINHA: "OpenCV 3 Blueprints", Birgmingham 2013</ref>. Die Kamera verwendet eine SD-Speicherkarte, auf der das Linux basierte Betriebssystem Dabian installiert ist. Dies ermöglicht eine einfache Konfiguration der Asus Xtion Pro Live mittels OpenNi Library und PrimeSense Sensor Treiber. ~~http://www.i3du.gr/pdf/primesense.pdf~~		Der taiwanische Hersteller von Computer-Hardware Asus hat 2012 die Xtion Pro Live offiziell vorgestellt. Dabei handelt es sich um ein Eingabegerät für bewegungsgesteuerte Spiele, Natural User Interfaces, wie dem Nutzer eine direkte Interaktion mit der Bedienoberfläche durch Wischen, Tippen, Berühren, Gesten oder Sprache ermöglichen, und Computer Vision Research, der computergestützte Lösung von Aufgabenstellungen, die sich an den Fähigkeiten des menschlichen visuellen Systems orientieren <ref>JOSEPH HOWSE, STEVEN PUTTEMANS, QUAN HUA, UTKARSH SINHA: "OpenCV 3 Blueprints", Birgmingham 2013</ref>. Die Kamera verwendet eine SD-Speicherkarte, auf der das Linux basierte Betriebssystem Dabian installiert ist. Dies ermöglicht eine einfache Konfiguration der Asus Xtion Pro Live mittels OpenNi Library und PrimeSense Sensor Treiber.
	[[Datei: Aufbau_Xtion_Pro_Live.JPG\|thumb\|\|280px\|middle\|Abbildung 3: Aufbau der Xtion Pro Live <ref> PrimeSense: "PrimeSense 3D Sensors", auf http://www.i3du.gr/pdf/primesense.pdf, letzte Informationsabfrage am 03.07.2018</ref>]]		[[Datei: Aufbau_Xtion_Pro_Live.JPG\|thumb\|\|280px\|middle\|Abbildung 3: Aufbau der Xtion Pro Live <ref> PrimeSense: "PrimeSense 3D Sensors", auf http://www.i3du.gr/pdf/primesense.pdf, letzte Informationsabfrage am 03.07.2018</ref>]]
	Tabelle 1: Technische Daten der Asus Xtion Pro Live <ref> https://www.asus.com/de/3D-Sensor/Xtion_PRO_LIVE/specifications/, letzte Informationsabfrage am 16.06.2018</ref>		Tabelle 1: Technische Daten der Asus Xtion Pro Live <ref> https://www.asus.com/de/3D-Sensor/Xtion_PRO_LIVE/specifications/, letzte Informationsabfrage am 16.06.2018</ref>

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	== Primärsensor & Signalvorverarbeitung ==		== Primärsensor & Signalvorverarbeitung ==
	[[Datei: pattern.JPG\|thumb\|\|200px\|left\|Abbildung 4: Strukturiertes Infrarot-Lichtmuster eines Infrarotprojektors <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>]] Für die Tiefenwahrnehmung der Xtion Pro Live spielen, neben dem PrimeSense Carmine 1.09 Sensor, zwei Elemente eine entscheidende Rolle. Dabei handelt es sich einerseits um einen Infrarot-Projektor und andererseits eine Infrarot-Kamera.		[[Datei: pattern.JPG\|thumb\|\|200px\|left\|Abbildung 4: Strukturiertes Infrarot-Lichtmuster eines Infrarotprojektors <ref> PIETRO ZANUTTIGH: „Time-of-Flight and Structured Light Depth Cameras“, Springer 2016</ref>]] Für die Tiefenwahrnehmung der Xtion Pro Live spielen, neben dem PrimeSense Carmine 1.09 Sensor, zwei Elemente eine entscheidende Rolle. Dabei handelt es sich einerseits um einen Infrarot-Projektor und andererseits eine Infrarot-Kamera.
	Der Projektor projiziert ein Punktmuster auf in Reichweite befindliche Objekte, welche jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Infrarot-Kamera ist jedoch in der Lage diese aufzunehmen, da die aufgenommen Bilder der Kamera im Infrarot-Farbbereich liegen. Durch die unterschiedliche Entfernung der Objekte zum Projektor ergeben sich ~~unterschiedliche~~ Ausprägungen der Infrarot-Punkte. Die ~~größere~~ der Punkte steigt umso weiter ein Objekt von der Kamera entfernt ist. Dies lässt sich mit dem Lichtkegel einer handelsüblichen Taschenlampe vergleichen. Umso näher man diese an eine Wand hält, umso kleiner und konzentrierter wird der Lichtkegel. [[Datei: KennlinieMH.JPG\|thumb\|\|190px\|right\|Abbildung 5: Kennlinie eines ADU <ref name= ELVr> ELV journal 2/07: „Einführung in die digitale Signalverarbeitung“</ref>]]		Der Projektor projiziert ein Punktmuster auf in Reichweite befindliche Objekte, welche jedoch vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden können. Die Infrarot-Kamera ist jedoch in der Lage diese aufzunehmen, da die aufgenommen Bilder der Kamera im Infrarot-Farbbereich liegen. Durch die unterschiedliche Entfernung der Objekte zum Projektor ergeben sich verschiedene Ausprägungen der Infrarot-Punkte. Die Größe der Punkte steigt umso weiter ein Objekt von der Kamera entfernt ist. Dies lässt sich mit dem Lichtkegel einer handelsüblichen Taschenlampe vergleichen. Umso näher man diese an eine Wand hält, umso kleiner und konzentrierter wird der Lichtkegel. [[Datei: KennlinieMH.JPG\|thumb\|\|190px\|right\|Abbildung 5: Kennlinie eines ADU <ref name= ELVr> ELV journal 2/07: „Einführung in die digitale Signalverarbeitung“</ref>]]
	Die Kamera sendet anschließend die ~~analoge~~ Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der ~~größere~~ der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.		Die Kamera sendet anschließend die analogen Rohsignale an einen PrimeSense Carmine 1.09 Tiefensensor, welcher aus der Größe der Punkte die Entfernung berechnet. Die Rechenleistung übernimmt dabei der PrimeSense SoC (System-on-a-Chip). Mithilfe eines Analog/Digital-Wandlers werden die analogen in digitale Daten umgewandelt. Durch die vorhandene Auflösung von 640x480 ergibt sich für jeden der 307200 Pixel ein Wert in Millimeter, woraus eine Tiefenkarte erstellt wird <ref>MATHEW FISHER: „Kinect“ auf http://graphics.stanford.edu/~mdfisher/Kinect.html, letzte Informationsabfrage am 24.06.2018</ref>. Die Asus Xtion Pro Live überträgt somit vorverarbeitete Daten an das angeschlossene System. Zur Umwandlung der analogen Eingangswerte der Tiefenkamera in digitale Ausgangswerte wird eine Kennlinie eingesetzt. Abbildung 5 zeigt exemplarisch, wie eine solche Kennlinie aussehen könnte. Die in der Asus Xtion Pro Live eingesetzte Kennlinie konnte indes nicht ermittelt werden. Signale in einem bestimmten mV-Bereich werden durch den Wandler in digitale Zahlenwerte umgewandelt. Für die Xtion Pro Live würde dies bedeuten, dass ein bestimmter Bereich der Ausprägung der projizierten Infrarotpunkte einem digitalen Ausgangswert entsprechen. Die genaue Kalibrierung der Kennlinie konnte jedoch nicht ermittelt werden <ref name=ELVr/>.

	== Analog-Digital-Umsetzung ==		== Analog-Digital-Umsetzung ==
	[[Datei: Successive_Approximation_ADC.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 6: Prinzip der sukzessiven Approximation <ref>http://www.vias.org/mikroelektronik/img/adcsukap.png</ref>]]		[[Datei: Successive_Approximation_ADC.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 6: Prinzip der sukzessiven Approximation <ref>http://www.vias.org/mikroelektronik/img/adcsukap.png</ref>]]
	Welcher Analog-Digital Umsetzer (ADU) in der Asus Xtion Pro Live zum Einsatz kommt lässt sich nicht ermitteln. Für die Wahl eines sinnvollen Analog-Digital-Wandlers müssen die Abtastrate, Auflösung, der Stromverbrauch und die Größe des Wandlers berücksichtigt werden. Da die Sensoren bereits viel Platz ~~wegnehmen~~, würde ein ADU mit großem Flächenbedarf den Chip unnötig Groß machen. Für den Stromverbrauch muss bedacht werden, dass durch eine hohe Anzahl an Komparatoren die Verlustleistung exponentiell ansteigt und dies zur Folge hätte, dass zusätzliche Supplypads eingefügt werden müssten um den Stromverbrauch zu decken, was den Chip ~~gegebenenfalls~~ ebenfalls vergrößern würde <ref> CONOR POWER: „Spezifikationen für Wandler – Auswahlkriterien für A/D-Wandler“ auf https://www.elektronikpraxis.vogel.de/auswahlkriterien-fuer-a-d-wandler-a-151736/, letzte Informationsabfrage am 25.06.2018</ref>.		Welcher Analog-Digital Umsetzer (ADU) in der Asus Xtion Pro Live zum Einsatz kommt lässt sich nicht ermitteln. Für die Wahl eines sinnvollen Analog-Digital-Wandlers müssen die Abtastrate, Auflösung, der Stromverbrauch und die Größe des Wandlers berücksichtigt werden. Da die Sensoren bereits viel Platz einnehmen, würde ein ADU mit großem Flächenbedarf den Chip unnötig Groß machen. Für den Stromverbrauch muss bedacht werden, dass durch eine hohe Anzahl an Komparatoren die Verlustleistung exponentiell ansteigt und dies zur Folge hätte, dass zusätzliche Supplypads eingefügt werden müssten um den Stromverbrauch zu decken, was den Chip möglicherweise ebenfalls vergrößern würde <ref> CONOR POWER: „Spezifikationen für Wandler – Auswahlkriterien für A/D-Wandler“ auf https://www.elektronikpraxis.vogel.de/auswahlkriterien-fuer-a-d-wandler-a-151736/, letzte Informationsabfrage am 25.06.2018</ref>.
	Eine sinnvolle Wahl für die Xtion Pro Live wäre ein Wandler auf Basis der suxessiven Approximation, da diese sich leicht in ein CMOS integrieren lässt, eine Auflösung von 12-16 Bit und eine Abtastrate von 20 kHz bis 5 mHz erreicht und mit einem Stromverbrauch von lediglich 100-400mW gerechnet werden kann. Alternativ wäre auch die Nutzung einer Delta-Sigma-Modulation denkbar <ref>ROLAND KÜNG: „Elektrotechnik 2 – A/D- und D/A- Wandler“ auf https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik2/Skript/AD_Wandler_v3.pdf, letzte Informationsabfrage am 25.06.2018</ref> <ref name=USr>PROF. DR. ULRICH SCHNEIDER: „Skript Signalverarbeitende Systeme 2018“</ref>.		Eine sinnvolle Wahl für die Xtion Pro Live wäre ein Wandler auf Basis der suxessiven Approximation, da diese sich leicht in ein CMOS integrieren lässt, eine Auflösung von 12-16 Bit und eine Abtastrate von 20 kHz bis 5 mHz erreicht und mit einem Stromverbrauch von lediglich 100-400mW gerechnet werden kann. Alternativ wäre auch die Nutzung einer Delta-Sigma-Modulation denkbar <ref>ROLAND KÜNG: „Elektrotechnik 2 – A/D- und D/A- Wandler“ auf https://home.zhaw.ch/kunr/Elektronik2/Skript/AD_Wandler_v3.pdf, letzte Informationsabfrage am 25.06.2018</ref> <ref name=USr>PROF. DR. ULRICH SCHNEIDER: „Skript Signalverarbeitende Systeme 2018“</ref>.

	== Datenübertragung ==		== Datenübertragung ==
	[[Datei: Symmetrische_Datenuebertragung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 7: Prinzip der symmetrischen Datenübertragung]]		[[Datei: Symmetrische_Datenuebertragung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 7: Prinzip der symmetrischen Datenübertragung]]
	Der Steckerplatz für die Tiefenkamera verfügt über 32 Leitungen. Bei der Datenübertragung in Kameras wird meist auf die symmetrische Datenübertragung zurückgegriffen, mit ~~welchen~~ für jeweils ein Bit zwei Leitungen genutzt werden (Plus und Minus). Diese Art der Datenübertragung wird dazu verwendet um Fehler durch äußere Faktoren erkennen zu können und dadurch die Richtigkeit der zu übertragenden Daten zu gewährleisten. Dies wird ermöglicht, da die Beeinflussung des Nutzsignals auf dem Übertragungsweg durch Einkopplungen auf beiden Leitern fast gleichartig ist, sodass beim Bilden der Differenz beider Leiterpotenziale die Störung nahezu aufgehoben ist (Abbildung 7) <ref> KUNBUS: „Praxiswissen“ auf https://www.kunbus.de/symmetrische-signaluebertragung.html, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref>. Geht man für die Xtion Pro Live davon aus, dass dadurch jeweils 2 Leitungen für Spannung/Masse, I²C und Clock genutzt werden, bleiben zur Datenübertragung 26 Leitungen übrig. Daraus lässt sich ableiten, dass es sich aller Voraussicht nach um eine serielle Übertragung der Daten handelt, da eine parallele Datenübertragung mit mehr als 4 Leitungen unüblich ist.		Der Steckerplatz für die Tiefenkamera verfügt über 32 Leitungen. Bei der Datenübertragung in Kameras wird meist auf die symmetrische Datenübertragung zurückgegriffen, mit welcher für jeweils ein Bit zwei Leitungen genutzt werden (Plus und Minus). Diese Art der Datenübertragung wird dazu verwendet um Fehler durch äußere Faktoren erkennen zu können und dadurch die Richtigkeit der zu übertragenden Daten zu gewährleisten. Dies wird ermöglicht, da die Beeinflussung des Nutzsignals auf dem Übertragungsweg durch Einkopplungen auf beiden Leitern fast gleichartig ist, sodass beim Bilden der Differenz beider Leiterpotenziale die Störung nahezu aufgehoben ist (Abbildung 7) <ref> KUNBUS: „Praxiswissen“ auf https://www.kunbus.de/symmetrische-signaluebertragung.html, letzte Informationsabfrage am 01.07.2018</ref>. Geht man für die Xtion Pro Live davon aus, dass dadurch jeweils 2 Leitungen für Spannung/Masse, I²C und Clock genutzt werden, bleiben zur Datenübertragung 26 Leitungen übrig. Daraus lässt sich ableiten, dass es sich aller Voraussicht nach um eine serielle Übertragung der Daten handelt, da eine parallele Datenübertragung mit mehr als 4 Leitungen unüblich ist.

	== Implementierung der Messdaten in MATLAB/Simulink ==		== Implementierung der Messdaten in MATLAB/Simulink ==
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	=== Filter ===		=== Filter ===
	Welche Filter zur Reduktion von Fehler bei der Tiefenmessung in der Asus Xtion Pro Live eingesetzt werden kann nicht ermittelt werden. Wahrscheinlich ist jedoch, dass Filter verwendet werden, welche die aus unterschiedlichsten Ursachen auftretenden Fehler in der Tiefenkarte verringern sollen (siehe Tabelle zu den möglichen Fehlern in der Signalverarbeitung). ~~Durch diese~~ Fehlerquellen können ~~einerseits~~ Löcher oder Rauschen in der Tiefenkarte hervorrufen. Kanten werden dabei aus dem Farbbild bestimmt, während Löcher den fehlerhaften Werten der Tiefenmessung entsprechen. Daraus resultieren vier Fehlergruppen (non-hole/non-edge, non-hole/edge, hole/non-edge, und hole/edge). Zur Behebung können Joint Trilateral Filter (non-hole/non-edge), Directional Joint Bilateral Filter (non-hole/edge und hole/edge), Partial Directional Joint Bilateral Filter (hole/non-edge) verwendet werden <ref> ANH VU LE, SEUNG-WONG JUNG, CHEE SUN WON: "Directional Joint Bilateral Filter for Depth Images", 2014</ref>.		Welche Filter zur Reduktion von Fehler bei der Tiefenmessung in der Asus Xtion Pro Live eingesetzt werden kann nicht ermittelt werden. Wahrscheinlich ist jedoch, dass Filter verwendet werden, welche die aus unterschiedlichsten Ursachen auftretenden Fehler in der Tiefenkarte verringern sollen (siehe Tabelle zu den möglichen Fehlern in der Signalverarbeitung). Diese Fehlerquellen können Löcher oder Rauschen in der Tiefenkarte hervorrufen. Kanten werden dabei aus dem Farbbild bestimmt, während Löcher den fehlerhaften Werten der Tiefenmessung entsprechen. Daraus resultieren vier Fehlergruppen (non-hole/non-edge, non-hole/edge, hole/non-edge, und hole/edge). Zur Behebung können Joint Trilateral Filter (non-hole/non-edge), Directional Joint Bilateral Filter (non-hole/edge und hole/edge), Partial Directional Joint Bilateral Filter (hole/non-edge) verwendet werden <ref> ANH VU LE, SEUNG-WONG JUNG, CHEE SUN WON: "Directional Joint Bilateral Filter for Depth Images", 2014</ref>.
	=== Tiefenauflösung und Empfindlichkeit ===		=== Tiefenauflösung und Empfindlichkeit ===
	[[Datei: Tiefenaufloesung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 8: Tiefenauflösung der Asus Xtion Pro Live in Abhängigkeit der Tiefe (f = 640 Pixel, b = 59 mm und d =1 Pixel)]]		[[Datei: Tiefenaufloesung.JPG\|thumb\|\|170px\|middle\|Abbildung 8: Tiefenauflösung der Asus Xtion Pro Live in Abhängigkeit der Tiefe (f = 640 Pixel, b = 59 mm und d =1 Pixel)]]
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	== Youtube Video ==		== Youtube Video ==
	Unter folgendem Link ist das Video zum Projekt zu finden:		Unter folgendem Link ist das Video zum Projekt zu finden:
	~~Link folgt~~		https://youtu.be/h_Lw6dRoJns

	== Literaturverzeichnis ==		== Literaturverzeichnis ==