Visuelle Verfahren für ortsbezogene Dienste

Durch die rasante Entwicklung und Verbreitung mobiler Endgerate, wie z.B. Smartphones, Tablets und Wearables, ist die Anzahl ortsbezogener Dienste in den letzten Jahren enorm angestiegen. Die Positionsbestimmung des Nutzers ist fur solche Dienste zwingend notwendig. Funkbasierte Verfahren wie zum Beispiel GPS oder WLAN ermoglichen die Lokalisierung des Nutzers. Trotz der hohen Genauigkeit und der stetigen Weiterentwicklung der Verfahren haben diese Technologien ihre Grenzen und stehen nicht immer zur Verfugung, weshalb andere Losungen unterstutzend oder als Alternative zum Einsatz kommen mussen. Optische Sensoren, speziell Kamerasensoren oder sogenannte Actioncams, bieten hierfur eine Alternative an. Die Kombination aus hochauflosenden Kameras und der Leistungsfahigkeit mobiler Endgerate bietet die Moglichkeit Methoden zur Positionsbestimmung und Aktivitatserkennung zu realisieren. Obwohl bereits heute einige visuelle Verfahren fur ortsbezogene Dienste genutzt werden, steckt die Entwicklung auf diesem Gebiet immer noch in den Kinderschuhen. Daher werden in der vorliegenden Arbeit neuartige und erweiterte visuelle Verfahren zur Positionsbestimmung und Aktivitatserkennung vorgestellt, welche rein auf der Kamera mobiler Endgerate basierend umgesetzt werden. Dafur werden markante visuelle Merkmale aus Bildsequenzen extrahiert und fur die Bestimmung der relativen und absoluten Position verwendet. Zusatzlich werden die selben markanten Merkmale zur Bestimmung der aktuellen Aktivitat eines Nutzers genutzt. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zum effizienten Vergleich von Bildinformationen vorgestellt. Dazu wird ein Prozess entwickelt, der aus mehreren Vergleichsstufen besteht. Ahnlich wie bei einem Siebverfahren werden dabei stufenweise falsche Bilder aussortiert. Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das fotografierte Bildsequenzen von Objekten oder ganzen Standorten in kurzester Zeit eindeutig wieder erkennen kann. Anschliesend werden drei neue Erweiterungen fur ein visuelles Positionierungssystem, namens MoViPS, vorgestellt. Diese Erweiterungen sollen das System fur einen Echtzeitbetrieb nutzbar machen. Zwei Erweiterungen verkurzen allgemein die Antwortzeit und machen gleichzeitig den gesamten Prozess effizienter und robuster. Die dritte Erweiterung verbessert das bestehende Positionskorrekturverfahren aus MoViPS. Im letzten Teil dieser Arbeit wird ein Verfahren der visuellen Odometrie vorgestellt, das auf Basis eines Kamerasensors funktioniert, der aus der Ego-Perspektive einer Person aufzeichnet. Anders als bekannte State-of-the-Art-Verfahren basiert das Verfahren auf einem visuellen Schrittzahler und einem visuellen Kompass. Zusatzlich wird eine visuelle Aktivitatserkennung vorgestellt. Mit Hilfe der Eigenschaften markanter Merkmale, die aus einer Bildsequenz extrahiert werden, konnen Schritte sowie Aktivitaten erkannt werden. Die Beitrage der vorliegenden Arbeit liefern somit wichtige Grundbausteine fur die Entwicklung und Erweiterung visueller Positionierungssysteme. Sie bieten zusatzlich visuelle Verfahren fur ortsbezogene Dienste an, die die einfache Position und Aktivitaten eines Nutzers bestimmen konnen.