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Informatik aktuell
Herausgeber: W. Brauer im Auf trag der Gesellschaft fUr Informatik (GI)
Springer Berlin Heidelberg New York Barcelona Hongkong London Mailand Paris Singapur Tokio
Wolfgang Forstner Annett Faber
Joachim M. B uhmann Petko Faber (Hrsg.)
Mustererkennung 1999 21. DAGM-Symposium Bonn, 15.-17. September 1999
, Springer
Herausgeber
W. Forstner Institut fUr Photogrammetrie, Universitat Bonn NuBallee 15, D-53115 Bonn
J. M. Buhmann Institut fUr Informatik III, Universitat Bonn Romerstrasse 164, D-53117 Bonn
A. Faber P. Faber Institut fUr Photogrammetrie, Universitat Bonn NuBallee 15, D-53115 Bonn
Die Deutsche Bibliothek - CIP-Einheitsaufnahme
Mustererkennung ... : ... DAGM-Symposium ... - Berlin; Heidelberg; New York; Barcelona; Hongkong ; London; Mailand ; Paris ; Singapur ; Tokio : Springer
Beitr. teilw. dt., teilw. engl. - Teilw. im VDE-Verl., Berlin, Offenbach 21. 1999. Bonn, 15. - 17. September 1999. - 1999 (Informatik aktuell)
ISBN-13:978-3-540-66381-2 e-ISBN-13:978-3-642-60243-6
CR Subject Classification (1999): C.3, G.l, G.2, G.3, H.3, 1.2, 1.2.10, 1.4,1.4.5,1.4.6,1.4.7,1.4.8,1.4.9,1.4.10,1.5
ISBN-13:978-3-540-66381-2 e- ISBN-13:978-3-642-60243-6 DOl: 10.1007/978-3-642-60243-6
Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte. insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielftiltigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielftiltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland yom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999
Satz: Reproduktionsfertige Vorlage yom Autor/Herausgeber
SPIN: 10697508 33/3142-543210- Gedruckt auf saurefreiem Papier
Veranstalter
DAGM, Deutsche Arbeitsgemeinschaft fUr Mustererkennung
Tagungsleitung
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Forstner Institut fUr Photogrammetrie Universitat Bonn
Prof. Dr. Joachim Buhmann Institut fUr Informatik Universitat Bonn
Programmkomitee
R. Albrecht, Innsbruck H. Burkhardt, Freiburg D. Fritsch, Stuttgart H. Giebel, Munchen G. Hartmann, Paderborn E. Hundt, Munchen W. G. Kropatsch, Wien R. Mester, FrankfurtJM. B. Neumann, Hamburg H. Niemann, Erlangen S. PappI, Lubeck H. Ritter, Bielefeld D. Saupe, Leipzig G. Sommer, Kiel F. Wahl, Braunschweig
J. Buhmann, Bonn W. Forstner, Bonn S. Fuchs, Dresden A. Grun, Zurich H. Hahne, Hamburg B. Jahne, Heidelberg C.-E. Liedtke, Hannover H.-H. Nagel, Karlsruhe H. Ney, Aachen E. Paulus, Braunschweig B. Radig, Munchen G. Sagerer, Bielefeld B. Schleifenbaum, Wetzlar N. Stein, Wiesbaden
Die Deutsche Arbeitsgemeinschaft fUr Mustererkennung (DAGM) veranstaltet seit 1978 jahrlich an verschiedenen Orten ein wissenschaftliches Symposium mit dem Ziel, Aufgabenstellungen, Denkweisen und Forschungsergebnisse aus den Gebieten der Mustererkennung vorzustellen, den Erfahrungs- und Ideenaustausch zwischen den Fachleuten anzuregen und den wissenschaftlichen Nachwuchs zu fOrdern.
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Die DAGM ist Mitglied der International Association for Pattern Recognition (IAPR) und wird durch folgende wissenschaftliche Tragergesellschaften gebildet:
DGaO GMDS
GI ITG DGNM IEEE
DGPF VDMA
GNNS
Deutsche Gesellschaft fUr angewandte Optik Deutsche Gesellschaft fUr Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemologie Gesellschaft fUr Informatik Informationstechnische Gesellschaft Deutsche Gesellschaft fUr Nuklearmedizin The Institute for Electrical and Electronic Engineers, German Section Deutsche Gesellschaft fUr Photogrammetrie und Fernerkundung Fachabteilung Industrielle Bildverarbeitung/Machine Vision im VDMA German Chapter of the European Neural Network Society
DIE GANZE WELT DER BOCHER
Die DAGM 1999 wird unterstiitzt von: BOUVIER www.books.de
Preistrager des 20. DAGM Symposium Mustererkennung 1998 Stuttgart, 29. September - 1. Oktober 1998
Der mit 5000,- dotierte DAGM-Preis 1998 wurde verliehen an:
S. Abraham, W. Forstner (Universitiit Bonn)
Calibration Errors in Structure from Motion
Die mit 1000,- dotierten Annerkennungspreise wurden verliehen an:
I. Ahrns (Daimler Benz AG), H. Neumann (Universitiit Ulm)
B. Krebs, M. Burkhardt, F. M. Wahl (TU Braunschweig)
L. J. Latecki, R. Lakiimper (Universitiit Hamburg)
R. Linder, S. J. Poppl (Medizinische Universitiit Z1J Lubeck)
B. SchOlkopf, A. Smola (GMD FIRST, Berlin), P. Knirsch, C. Burges (Bell Labs, Holmdel NJ)
Improving Phase-Based Disparity Estimation by Means of Filter Tuning Techniques
Integration of Multiple Feature Detection by a Bayesian Net for 3D Object Recognition
Discrete Approach to Curve Evolution
Optimierung der Konvergenzgeschwindigkeit von Backpropagation
Fast Approximation of Support Vector Kernel Expansions, and an Interpretation of Clustering as Approximation in Feature Spaces
... . OLYMPUS' • EUROPA STIFTUII& ...
IYISSENSCUFT fURS LEBEl
Der mit 10000,- dotierte Preis der Olympus Europa Stiftung furs Leben wurde gemeinsam verliehen an:
T. Hofmann (MIT Boston)
J. Weickert (UniversiUit Mannheim)
Stochastische Optimierungsmethoden zur Datengruppierung und Datenvisualisierung
Nichtlineare anisotrope Diffusionsfilter in der Bildverarbeitung
Vorwort
Die Jahrestagung DAGM '99 der Deutschen Arbeitsgemeinschaft fiir Mustererkennung findet in diesem Jahr vom 15. - 17. September an der Universitat Bonn statt und wird gemeinschaftlich vom Institut fiir Photogrammetrie und dem Institut fiir Informatik ausgerichtet. Wir haben die Gelegenheit genutzt und, der erfolgreichen Veranstaltung in Bielefeld 1995 folgend, die Tagung wieder in Verbindung mit der Jahrestagung der Kiinstlichen Intelligenz, der KI '99, durchgefiihrt.
Die DAGM '99 steht unter dem Thema "Interpretation natilrlicher Szenen: Von der medizinischen Bildverarbeitung bis zur Fernerkundung". Dieses Motto greift aktuelle Entwicklungen in der Mustererkennung auf, intelligente Datenanalyse fiir grofie Datensatze zu betreiben und damit der Wissensgesellschaft neuartige Analysewerkzeuge fiir natiirliche Szenen, aber auch fiir Data Mining zur Verfiigung zu stellen. Der thematische Bezug zur Jahrestagung fiir Kiinstliche Intelligenz wurde bewuf3t gewahlt, urn das ganze Spektrum der intelligenten Mustererkennung von der subsymbolischen Datenanalyse bis zur symbolischen Informationsverarbeitung aufzuzeigen.
Die DAGM beginnt am Mittwoch, dem Abschluf3tag der KI '99, mit einem gemeinsamen Tagungsprogramm, der Verleihung des Olympuspreises und zwei eingeladenen Vortragen: H.-P. Kriegel (Technische Universitat Miinchen) spricht iiber Knowledge Discovery in Spatial Databases, und T. Matsuyama (Kyoto University, Japan) spricht iiber Cooperative Distributed Vision: Dynamic Integration of Visual Perception, Action, and Communication. In beiden Vortragen werden Themen zur Diskussion gestellt, welche sowohl im Bereich der Mustererkennung als auch im Bereich der Kiinstlichen Intelligenz von grofiem Interesse sind.
In den beiden anderen eingeladenen Vortragen geben J. Malik (University of California, Berkeley, CA, USA) Region-Based Image Retrieval und H. Ney (RWTH Aachen) Stochastic Modelling: From Pattern Classification to Speech Recognition and Language Translation auf der DAGM '99 einen Einblick in aktuelle Forschungsgebiete der Mustererkennung.
Die gemeinsam von der KI '99 und der DAGM '99 getragene Industrieausstellung, die im Rahmen der Bonner VISIONALE '99 von von der Strukturfordergesellschaft der Stadt Bonn unterstiitzt wird, steht unter dem Motto "Intelligente Datenanalyse und Systeme fur die Wissensgesellschaft". Die diesjahrige Industrieausstellung gibt Gelegenheit, das informationstechnische Potential der Region aufzuzeigen.
Das Programm der DAGM stiitzt sich auf die Beurteilung von 72 eingereichten Beitragen. Urn eine moglichst objektive Bewertung der eingereichten Beitrage zu gewahrleisten, wurde ein doppelt-blinder Review-Prozefi durchgefiihrt. Dieses Vorgehen hat sich bewahrt. Die letztlich nicht ganz leichte Wahl fiel auf insgesamt 43 Beitrage, von denen 21 zur Prasentation als Vortrag und 22 zur Prasentation als Poster ausgewahlt wurden. Die Beitrage ergeben ein insgesamt sehr interessantes und ausgewogenes Programm, das gemafi des Ablaufs der Tagung abgedruckt ist.
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1m Tagungsband finden sich sowohl neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Grundlagenforschung als auch interessante Anwendungen aus allen Bereichen der Mustererkennung wieder, wobei neb en der Sprachverarbeitung vor allem Beitrage zu statistischen Verfahren, zur Analyse von Bildfolgen und zur Rekonstruktion der 3D-Geometrie aus Bildern dominieren.
Wir mochten an dieser Stelle dem Programmkomitee fUr die sehr konstruktive Arbeit und insbesondere fUr das piinktliche Erstellen der Gutachten danken. Den Autoren danken wir fUr ihre fundierten Beitrage und die rechtzeitige Einreichung der endgiiltigen Manuskripte. Nicht zuletzt danken wir den beiden Mitherausgebern, Annett und Petko Faber, fUr ihre Miihe bei der Aufbereitung der Beitrage. Ohne ihren unermiidlichen Einsatz ware dieser Tagungsband nicht zustande gekommen.
W. Forstner J. Buhmann
Bonn, im Juni 1999
Inhaltsverzeichnis
Session 1
Knowledge Discovery in Spatial Databases (Eingeladener Vortrag) M. Ester, H.-P. Kriegel, J. Sander (University of Munich). . . . . . . . . . . . . . .. 1
Session 2: Kiinstliche Intelligenz und Mustererkennung
Collaborative M ulti- Robot Localization D. Fox, W. Burgard, H. Kruppa, S. Thrun (Carnegie Mellon University Pittsburgh, USA, University of Bonn, ETH Zurich). . . . .... . . . . . . . . .. . . . .. 15
A Hierarchical Neural Object Classifier for Subsymbolic-Symbolic Coupling H. A. Kestler, S. Simon, A. Baune, M. Hagenbuchner, F. Schwenker, G. Palm (University of Ulm, University Hospital Ulm, University of Wollongong, Australia)................................................... 27
Eine flexible Architektur fUr Fahrerassistenzsysteme U. Handmann, I. Leefken, C. Tzomakas (Universitiit Bochum) . .. . . .. . . ... 36
Postersession 1
Auswahl von Kameraaktionen zur wissensbasierten Szenenexploration U. Ahlrichs, D. Paulus, H. Niemann (Universitiit Erlangen-Niirnberg) . ... 44
Inhomogene Pseudo 2-dimensionale HMM und hierarchische Suchraumbeschrankung zur off-line FlieBschrifterkennung R.-D. Bippus, V. Margner (TU Braunschweig)............................ 52
CAD-basierte Objekterkennung fUr ein multisensorielles MeBsystem J. B5hm, C. Brenner, J. Giihring, D. Fritsch (Universitat Stuttgart). .. . .. 62
Vergleich verschiedener statistischer Modellierungsverfahren fUr die On- und Off-Line Handschrifterkennung A. Brakensiek, A. Kosmala, D. Willett, G. Rigoll (Universitiit Duisburg) .. 70
Walking Pedestrian Detection and Classification C. Curio, J. Edelbrunner, T. Kalinke, C. Tzomakas, C. BruckhofJ, T. Bergener, W. von Seelen (Universitiit Bochum) . . . . . . .. . . . . .. . . .. . . . ... 78
XII
Traffic Sign Recognition Revisited D. M. Gavrila (DaimlerChrysler Research Ulm)........................... 86
Plenoptic Modeling and Rendering from Image Sequences Taken by Hand-Held Camera B. Heigl, R. Koch, M. Pollefeys, J. Denzler, L. Van Goal (Universitiit Erlangen-Niirnberg, University of Kiel, K atholieke Universiteit Leuven, Belgium)......................................................... 94
Automatic Extraction of Deciduous Trees from High Resolution Aerial Imagery H. Mayer, W. Mayr (University of the Federal Armed Forces Munich, TU Miinchen)............................................................ 102
Nichtlineare Bayes-Restauration mittels eines verallgemeinerten GauB-Markov-Modells C. Mayntz, T. Aach (Medizinische Universitiit zu Liibeck) ................. 111
Pattern Recognition Combining Feature- and Pixel-Based Classification Within a Real World Application V. Roth, A. Pagoda, V. Steinhage, S. Schroder (Universitiit Bonn)........ 120
Bildverarbeitungsalgorithmus zur Vermessung der 3D-Kopfposition und der Blickrichtung eines Menschen A. Schubert, E. D. Dickmanns (Universitiit der Bundeswehr Miinchen) .. , 130
Session 3
Cooperative Distributed Vision: Dynamic Integration of Visual Perception, Action, and Communication (Eingeladener Vortrag) T. Matsuyama (Kyoto University, Japan). . . . .. .... ... .... . . . . .. . . . .. . . . .. 138
Session 4: Merkmalsextraktion
Region-Based Image Retrieval (Eingeladener Vortrag) J. Malik, C. Carson, S. Belongie (University of California, Berkeley, CA, USA)............................ 152
Invariante Objekterkennung mit lokaler Fast-Fourier Mellin Transformation N. Gotze, S. Driie, G. Hartmann (Universitiit-GH Paderborn) . . . . . .. . . . .. 155
Corner-Preserving Anisotropic Diffusion and Junction Detection Using the Structure Tensor K. Riedel (Universitat Ulm) . .... . . . . . .. . ... ... . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . . .. 164
XIII
Session 5: Grundlagen
Parameter lose Kontursegmentierung P. Faber (Universitat Bonn)... . . . .. . . .. . . .. . . .... . .. . . .. . . . . . . . . .. . . . . . .. 172
Fast Estimation of Invariant Features S. Siggelkow, M. Schael (Universitat Freiburg) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 181
Analyse initialer Positionsschatzungen bei der Bildfolgenauswertung C. Rother, H.-H. Nagel (Universitiit Karlsruhe, Fraunhofer Institut fur Informations- und Datenverarbeitung Karlsruhe). . . .... .. . .. .. . .. . .. .. .. .. 189
Postersession 2
Monokulare Rekonstruktion unter Orthogonalitatsvoraussetzungen Ch. Brauer-Burchardt, K. Voss (Universitiit Jena).. ... .... .. .. .. . .. . . .. .. 197
Discriminative Training of Gaussian Mixtures for Image Object Recognition J. Dahmen, R. SchlUter, H. Ney (RWTH-Aachen) ........................ 205
Uncertain Neighborhood Relations of Point Sets and Fuzzy Delaunay Triangulation W. Forstner (Universitiit Bonn) . ... . . .. . . .. . . .. . .. .. .. . . .. .. .. ... .. .. .. .. 213
Intraoperative Image Correction Using a Biomechanical Model of the Human Head with Different Material Properties A. Hagemann, K. Rohr, H. S. Stiehl, U. Spetzger, J. M. Gilsbach (Universitat Hamburg, Universitatsklinik der RWTH-Aachen)... .. .. .. .. .. 223
Dominating Opponent Inhibition of On and Off Pathways for Robust Contrast Detection T. Hansen, G. BaratojJ, H. Neumann (Universitiit Ulm).................. 232
A Total Least Squares Framework for Low-Level Analysis of Dynamic Scenes and Processes H. Hauflecker, Ch. Garbe, H. Spies, B. Jahne (University of Heidelberg, University of Western Ontario, Canada) . .. .. .. 240
Schnelle Berechnung von 2D-FIR-Filteroperationen mittels FPGA-Koprozessor microEnable S. Hezel, R. Manner (Universitat Mannheim). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 250
Detektion und Bestimmung des Abstandes von Straf3enfahrzeugen in grofier Entfernung C. Knoppel, U. Regensburger, B. Michaelis (DaimlerChrysler Forschung Stuttgart, Universitat Magdeburg). . . . . . . . . . .. 258
XIV
Anwendung schneller diskreter Spektraltransformationen zur translationsinvarianten Merkmalsgewinnung v. Lohweg, D. Muller (Bielefeld, TU Chemnitz) .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 266
Vollstandige Fehlerfortpflanzung einer Kamera- und Hand-Auge-Kalibrierung D. Schomburg, B. Krebs, F. M. Wahl (TU Braunschweig) ................ 276
3D-Vermessung der regionalen Wandverdickung des Herzmuskels in 3D-Echokardiographiesequenzen M. Schreckenberg, G. Schummers, D. Meyer-Ebrecht (RWTH-Aachen) .... 284
Session 6: Bildfolgen
Robuste Bewegungsschatzung in planaren Welten aus monokularen Bildsequenzen D. Feiden, M. Muhlich, R. Mester {Universitat Frankfurt)................ 292
Bewegung als intrinsische Geometrie von Bildfolgen E. Barth (Medizinische Universitat zu Lubeck) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 301
Differential Range Flow Estimation H. Spies, H. Hauftecker, B. Jiihne, J. L. Barron (University of Heidelberg, University of Western Ontario, Canada) .. ..... 309
Raumlich-zeitliche Berechnung des optischen Flusses mit nichtlinearen fluBabhangigen Glattheitstermen J. Weickert, Ch. Schnorr {Universitiit Mannheim) ........................ 317
Session 7: Statistische Verfahren
Stochastic Modelling: From Pattern Classification to Speech Recognition and Language Translation (Eingeladener Vortrag) H. Ney (RWTH-Aachen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... 325
Disambiguation of Utterances by Visual Context Information S. Kronenberg, S. Wachsmuth, F. Kummert, G. Sagerer (Universitiit Bielefeld) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 338
Gesichtserkennung mit Hidden Markov Modellen S. Eickeler, S. Muller, G. Rigoll (Universitiit Duisburg). . . . . . . . . . . . . . . . . .. 348
xv
Session 8: Anwendungen
Dynamische Verkehrslageklassifikation zur automatischen Generierung von Verkehrsmeldungen C. Schnorr (DDG Gesellschaft fur Verkehrsdaten mbH, Dusseldorf) . ... '" 356
Visualisation of Conceptual Descriptions Derived from Image Sequences H. -H. Nagel, M. Haag, V. Jeyakumar, A. Mukerjee (Universitat Karlsruhe, Indian Institute of Technology, Kanpur, India).... 364
Analysis of Morphodynamical Processes with a Nautical X-Band Radar U. Wolff, J. Seemann, C. M. Senet, F. Ziemer (GKSS Research Center Geesthacht)...................................... 372
Zeitliche Analyse der Angiogenese im extraembryonalen GefaBsystem des Hiihnerembryos K. Donath, M. Wolf, J. Hoper, H. Niemann, L. PlajJwilm (FORWISS Erlangen, Universitat Erlangen, Uniklinik Tubingen). . . . . .. . .. 381
Session 9: 3D-Geometrie
Bestimmung und Korrektur radialsymmetrischer Verzeichnungen in digitalen Einzelbildern Ch. Briiuer-Burchardt, K. Voss, M. Schubert (Universitiit Jena) .. . . . . . . .. 389
Metrischer Trifokaltensor flir die Auswertung von Bildfolgen B. Steines, S. Abraham (RWTH-Aachen, Universitat Bonn) . . . . . . . . .. . . .. 397
3D-Reconstruction of Faces: Combining Stereo with Class-Based Knowledge C. Wallraven, V. Blanz, T. Vetter (Max-Planck-Institute for Biological Cybernetics Tiibingen) ............. " 405
Robust Calibration and 3D Geometric Modeling from Large Collections of Uncalibrated Images R. Koch, M. Pollefeys, L. Van Gool (University of Kiel, Katholieke Universiteit Leuven) ...................... 413
Autorenverzeichnis ................................................. 421
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