Tiefenschätzungen

Tiefenschätzungen bezeichnet die Verfahren und Ergebnisse der Bestimmung von Tiefen oder Abständen in drei Dimensionen aus Messdaten. Der Begriff wird in mehreren Fachgebieten verwendet, insbesondere in der Robotik und Computer Vision (Tiefen- oder Distanzabschätzung aus Bildern, Stereo- oder Monokulare Tiefenschätzung, Time-of-Flight), in der Geologie und Geophysik (Tiefenbestimmung von Schichten anhand seismischer Messungen, Bohrlochdaten, Gravimetrie) sowie in der Hydrographie (Tiefenangaben von Gewässern).

Methoden

Visuelle Tiefenschätzung umfasstStereo-Bildpaarung, Monokulare Tiefenschätzung mithilfe maschinellen Lernens und aktivere Verfahren wie strukturiertes Licht oder Time-of-Flight-Kameras; daraus entstehen Tiefen- oder Distanzkarten. Geophysikalische Tiefenschätzung nutzt seismische Reflektions- oder Refraktionsverfahren, Bohrlochlogbücher, Gravimetrie und Magnetik, um Schichtgrenzen, Sedimentdicken und Oberflächenstrukturen zu modellieren. Sonar und LiDAR liefern ebenfalls direkte Tiefeninformationen in entsprechenden Anwendungen.

Daten, Modelle und Evaluation

Tiefeninformationen werden oft als Tiefenkarte, Disparität oder Digitales Oberflächenmodell (DOM/DEM) dargestellt. Die Genauigkeit wird mit Kennzahlen wie RMSE, MAE oder schwellenbasierten Metriken bewertet. Öffentliche Datensätze aus der Vision dienen der Benchmark, während in der Geowissenschaft spezialisierte Felddaten, Bohrkern-Analysen und geophysikalische Modelle genutzt werden.

Herausforderungen

Zu den Herausforderungen gehören Skalen- und Größenunterschiede, Occlusion, Beleuchtungseinflüsse, Rauschen und Mehrdeutigkeiten bei Monokularen. In subsurface-Modellen bestehen Unsicherheiten durch materialuelle Heterogenität. Die Fusion mehrerer Sensoren erhöht Robustheit und Genauigkeit.

Historische Einordnung

Historisch beruhte Tiefenschätzung oft auf geometrischen Verfahren; heute spielen Deep-Learning-Ansätze eine zentrale Rolle, besonders in der visuellen Tiefenschätzung. Tiefenschätzungen sind zentral für 3D-Rekonstruktion, Robotik, Navigation, AR/VR und Geoinformation.