title: 3D Reconstruction using Active Illumination
title: 3D Reconstruction using Active Illumination
title: 3D Reconstruction using Active Illumination
Creators: name: Grochulla, Martin
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: 3D reconstruction, camera calibration
3D-Rekonstruktion , Kamerakalibrierung
Data processing, Computer science
Informatik
Bildverarbeitung , Computervisualistik

description: In dieser Arbeit präsentieren wir
      eine Pipeline zur Aufnahme von 3D-Modellen. Die Erzeugung von
      3D-Modellen von realen Objekten ist eine wichtige Aufgabe in
      der Computer Vision mit zahlreichen Anwendungen, wie zum
      Beispiel 3D-Design, Archäologie und virtueller oder auch
      erweiterter Realität. Die vorliegende Arbeit liefert drei
      Beiträge: wir stellen eine Methode zur Kalibrierung von
      Kameras vor, wir beschreiben einen Ansatz zur Aufnahme und
      Verarbeitung von photometrischen Normalen, die mit Hilfe von
      Gradientenbeleuch- tung in der Hardwarekonfiguration
      aufgenommen worden sind, und schließlich präsentieren wir
      eine Methode zur Stereorekonstruktion von 3D-Modellen aus
      photometrischen Daten und mehreren Perspektiven. Um möglichst
      genaue Rekonstruktionsergebnisse aus mehreren Perspektiven
      mit Hilfe von photometrischen Daten zu erhalten, werden die
      Kameras sowohl geometrisch als auch photometrisch kalibriert.
      Zur Datenaufnahme wird eine sogenannte “Light Stage” benutzt.
      Dies ist eine Hardwarekonfiguration, die es erlaubt die
      Beleuchtung während der Aufnahme vollsändig zu kontrollieren.
      Die verwendete Methode zur Erzeugung der
      Gradientenbeleuchtung und zur Verarbeitung der aufgenommenen
      Daten zur Erzeugung genauer photometrischer Normalen wird
      beschrieben. Der Hauptbestandteil der Pipeline ist eine
      Methode zur Stereorekonstruktion aus photometrischen Daten
      und mehreren Perspektiven. Bei dieser Methode erzeugen wir
      zunächst eine grobe Rekonstruktion mit Hilfe der
      aufgenommenen Bilder und erzeugten Normalen. In einem zweiten
      Schritt werden die Normaleninformationen verwendet um eine
      vollständige Rekonstruktion der Objektoberfläche zu erhalten.
      Schließlich erfolgt eine Filterung der rekonstruierten
      Oberfläche, um Artefakte aus dem zweiten
      Rekonstruktionsschritt zu entfernen.
description: In this thesis we present a
      pipeline for 3D model acquisition. Generating 3D models of
      real-world objects is an important task in computer vision
      with many applications, such as in 3D design, archaeology,
      entertainment, and virtual or augmented reality. The
      contribution of this thesis is threefold: we propose a
      calibration procedure for the cameras, we describe an
      approach for capturing and processing photometric normals
      using gradient illuminations in the hardware set-up, and
      finally we present a multi-view photometric stereo 3D
      reconstruction method. In order to obtain accurate results
      using multi-view and photometric stereo reconstruction, the
      cameras are calibrated geometrically and photometrically. For
      acquiring data, a light stage is used. This is a hardware
      set-up that allows to control the illumination during
      acquisition. The procedure used to generate appropriate
      illuminations and to process the acquired data to obtain
      accurate photometric normals is described. The core of the
      pipeline is a multi-view photometric stereo reconstruction
      method. In this method, we first generate a sparse
      reconstruction using the acquired images and computed
      normals. In the second step, the information from the normal
      maps is used to obtain a dense reconstruction of an object’s
      surface. Finally, the reconstructed surface is filtered to
      remove artifacts introduced by the dense reconstruction
      step.