title: Reconstruction and processing of objects and scenes from camera images
title: Rekonstruktion und Verarbeitung von Objekten und Szenen aus Kamerabildern
Creators: name: Grund, Nico
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2013
Subjects: GPU-Implementierung
Bildkompression, parallele Simplifizierung
Dreidimensionale Rekonstruktion , Parallelverarbeitung
parallel progressive mesh editing
3d-reconstruction, multi-resolution helmholtz stereopsis
image compression, instant level-of-detail
Informatik
Dreidimensionale geometrische Modellierung
Generierung von Level-of-Detail

description: Highly detailed models are
      commonly used in computer games, animation films and other
      interactive rendering applications. In most cases the models
      correspond to a real object, which can be scanned using a
      laser scanner. Because modern laser scanners are expensive
      and unwieldy, alternatives are needed, which can generate a
      virtual duplicate in an economic and efficient way. In
      addition to the methods for the reconstruction of
      three-dimensional objects, intuitive editing techniques are
      also required. In this context multi resolution modeling
      algorithms are very popular to perform the editing process of
      a model in real time and thus simulate complex motion
      sequences, for instance. This dissertation presents a novel
      solution for the reconstruction of three-dimensional objects
      and scenes using two-dimensional images and introduces new
      techniques for the real-time editing of a given polygon mesh.
      By using reciprocal pairs of images the correspondences
      between the individual pixels can be uncovered and thus a
      depth analysis can be realized. The resulting depth values
      are then stored in a depth map, which ultimately is used to
      generate a three-dimensional triangulated mesh. During the
      implementation of the procedure the parallelization of the
      individual steps of the calculations represents the most
      important part. For the modeling of a 3d object a
      high-quality parallel simplification algorithm was proposed,
      which is able to create multiple resolutions of a complex
      triangle model in real-time. Based on this simplification
      procedure a parallel multi resolution modeling algorithm was
      finally realized, which can be used to modify the overall
      shape or small scale details of a 3d object at different
      levels. The completed modifications are propagated to all
      resolutions by preserving all details of the original
      surface. All required data structures were generated by a
      massively parallel simplification algorithm within a few
      seconds.
description: In Computerspielen,
      Animationsfilmen und anderen interaktiven
      Rendering-Applikationen werden für gewöhnlich 3D-Modelle
      verarbeitet. Die Modelle entsprechen dabei meistens einem
      realen Vorbild, welches mithilfe eines Laserscanners
      abgetastet wurde. Da moderne Laserscanner teuer und
      unhandlich sind, werden Alternativen benötigt, mit denen
      virtuelle Abbilder kostengünstig und effizient erzeugt werden
      können. Neben den Methoden zur Rekonstruktion
      dreidimensionaler Objekte sind Verfahren erforderlich, mit
      deren Hilfe die 3D-Modelle modifiziert werden können. In
      diesem Kontext spielt die Multiskalen-Modellierung (engl.
      multi resolution modeling) bei der Durchführung des
      Editiervorgangs in Echtzeit eine wichtige Rolle, um zum
      Beispiel komplexe Bewegungsabläufe simulieren zu können.
      Diese Dissertation beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur
      Rekonstruktion von Objekten und Szenen aus Kamerabildern und
      präsentiert neue Techniken, mit denen ein als Polygonnetz
      vorliegendes 3D-Modell editiert werden kann. Für die
      3D-Rekonstruktion werden reziproke Bildpaare verwendet, auf
      deren Grundlage die Korrespondenzen zwischen den einzelnen
      Bildpunkten aufgedeckt und eine Tiefenanalyse vollzogen wird.
      Die daraus resultierenden Tiefenwerte werden in einer
      Tiefenkarte (engl. depth map) gespeichert, aus denen
      letztlich ein dreidimensionales Dreiecksnetz generiert werden
      kann. Während der Umsetzung des Verfahrens wurde großer Wert
      auf die Parallelisierung der einzelnen Berechnungsschritte
      gelegt. In Bezug auf die Modellierung von 3D-Modellen wurde
      zunächst ein hoch-qualitativer, paralleler
      Simplifizierungsalgorithmus entworfen, der in der Lage ist,
      in Echtzeit mehrere zu einem 3D-Objekt gehörende Detailstufen
      zu erzeugen. Auf Basis des Simplifizierungsverfahrens wurde
      schließlich ein parallel auf der Grafikkarte ausführbares
      Programm zur Multiskalen-Modellierung realisiert, mit welchem
      die Möglichkeit geschaffen wurde ein Modell auf verschiedenen
      Detailstufen zu editieren und die vorgenommenen
      Modifikationen über die erstellten Detailstufen hinweg in
      Echtzeit und unter Berücksichtigung der bestehenden
      Oberflächendetails zu verarbeiten. Die für das Editieren
      notwendige Datenstruktur wird dabei während der
      Simplifizierungsphase parallel auf der Grafikkarte innerhalb
      weniger Sekunden erzeugt.