Visual localization, mapping and reconstruction using edges

Diese Dissertation befasst sich mit kantenbasierten Methoden zur Stereokorrespondenzsuche, visueller Odometrie, Kartierung und der dichten Oberflächenrekonstruktion. Im Besonderen untexturierte Szenen, in denen merkmalpunktbasierte Methoden versagen, werden untersucht. Zur Lösung werden komplementäre Ansätze vorgestellt, die auch in der mathematisch minimalen Szenenkonfiguration bestehend aus zwei nichtparallelen Liniensegmenten (polygonalisierte Kanten) funktionieren. Mittels eines neuen liniensegmentbasierten visuellen Odometrie- sowie Bündelausgleichsansatzes werden Liniensegmentkarten in Szenen von moderater Komplexität bis hin zu untexturierten Szenen erfolgreich rekonstruiert. Die vorgestellte dichte Oberflächenrekonstruktion von Liniensegmentkarten erlaubt den Einsatz bei der Exploration einer Umgebung mittels Robotern in Echtzeit.This dissertation proposes edge-based methods for stereo matching, visual localization, mapping and dense reconstruction. Particularly untextured scenes where feature point-based methods fail are investigated in order to develop complementary techniques that can still operate in minimal scene configurations with just two nonparallel line segments (i.e. polygonized edges). Using a new line segment-based visual odometry approach and bundle adjustment formulation, line segment maps are reconstructed in challenging scenes ranging from moderate complexity to virtually no texture. The proposed dense surface reconstruction from line segment maps completes the set of algorithms allowing for scenarios such as real-time robotic exploration