Tiefensensorik

Tiefensensorik bezeichnet die Wahrnehmung, Messung oder Erfassung von Tiefe in einer Szene. Im biologischen Sinn bezieht sie sich auf Mechanismen, mit denen Lebewesen Entfernungen zu Objekten einschätzen. In der Technik umfasst sie Verfahren zur Erzeugung und Messung von Tiefendaten für Computer- oder Robotik-Systeme.

Grundlagen der menschlichen Tiefensensorik: Tiefenwahrnehmung entsteht durch kombinierte Hinweise. Monokulare Tiefenkriterien wie relative Größe, Verdeckung, Texturgradienten, lineare Perspektive und Bewegungsparallaxe liefern Distanzinformationen aus einem einzelnen Blickwinkel. Binokulare Hinweise beruhen auf der Differenz der Blickpunkte der beiden Augen (Stereopsis). Nicht-visuelle Hinweise wie Kinästhetik (Bewegung des Körpers) ergänzen die Wahrnehmung.

Technische Tiefensensorik umfasst Verfahren zur Abbildung von Tiefen in digitalen Daten. Wichtige Technologien sind Stereoskopie (zwei Kameras), Strukturlicht (Projektion eines Musters und Vermessung der Verzerrung), Time-of-Flight (Messung der Laufzeit von Licht), LiDAR, Radar und Ultraschall. Jede Methode hat typische Einsatzbereiche, Auflösungen, Reichweiten und sensible Parameter wie Beleuchtung, Materialbeschaffenheit oder Oberflächenrauheit. Integration erfolgt oft über Sensorfusion und Kalibrierung, um robustes 3D-Modellieren, Objekterkennung oder SLAM zu ermöglichen.

Anwendungsfelder umfassen autonome Fahrzeuge, Robotik, industrielle Bildverarbeitung, Archäologie und medizinische Bildgebung. Herausforderungen sind Rauschen, Transparenz, Reflektionen, dichte Vegetation, feuchte Oberflächen sowie Kosten und Rechenleistung. Die Tiefensensorik entwickelt sich schnell weiter, mit Trends zu höherer Reichweite, besserer Tiefengenauigkeit und starker Sensor-Kombination.