Hauptseminar Graphische Datenverarbeitung

im Sommersemester 2005
an der Fakultät Informatik
Institut für Software- und Multimediatechnik
Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung
Leiter: PD Dr. Stefen Gumhold

Volumetrische Rekonstrukion und interaktives Rendern von Bäumen anhand von Fotografien

Im Folgenden päsentiere ich meine Ergebnisse des Hauptseminars "Graphische Datenverarbeitung" im Sommersemester 2005.
Ich stelle den Artikel "Volumetric Reconstruction and interactive Rendering of Trees from Photographs" vor, den die Autoren Alex Reche, Ignacio Martin und George Drettakis zur Siggraph 2004 veröffentlichten [1].

Einführung

Die Autoren entwickelten ein Verfahren, mit dem es möglich ist, anhand von einigen Fotografien real exitierende Bäume zu rekonstruiern und 3D Modelle zu erzeugen. Hierbei wird ein volumetrischer Ansatz verfolgt, bei dem zunächst anhand der Alpha-Masken der Fotografien die Opazitätswerte aller Zellen eines Gitternetzes approximiert werden. Anschießend werden zur Texturierung blickpunktabhängige Billboards für alle Zellen erzeugt, und diese zum Rendern von neuen Ansichten des Baumes verwendet.

 


(Aus: "Volumetric Reconstruction and interactive Rendering of Trees from Photographs")

 

Das Verfahren besteht im Wesentlichen aus drei Schritten:

  • Zunächst werden von dem zu rekonstruierenden Baum mehrere Fotografien aus verschiedenen Blickrichtungen aufgenommen. Zur genauen Bestimmung der Blickrichtung erfolgt eine Kamerakalibrierung anhand von farbigen Marken im Bild.

  • Im nächsten Schritt werden aus den aufgenommenen Fotografien die Alphakanäle berechnet, das heißt es werden Pixel in Hintergrund, Vordergrund und transparente Pixel klassifiziert.

  • Anschließend wird rekursiv ein Gitternetz definiert, das den Baum beeinhaltet. Für jedes Pixel aller Fotografien wird ermittelt, welche Zellen für die Bestimmung des Alphawertes relevant sind. Ein Optimierungsalgorithmus bestimmt daraus die anzunehmenden Transparenzen der Zellen.

  • Für jede Zelle wird daraufhin für jedes Foto, also jede bekannte Blickrichtung, eine kleine Textur erzeugt. Aus diesen Billboards kann für jede beliebige Blickrichtung die beste Texturierung interpoliert werden.

In dem Paper beschreibe ich die einzelnen Schritte des Verfahrens im Detail. Ausserdem gehe ich auf Vor- und Nachteile ein, und bespreche Verbesserungsvorschläge.

Download

  • Seminar-Paper (*.pdf):  
       (3,0 MB)
  • Seminar-Präsentation (*.ppt):  
       (1,3 MB)

Quellen

  • [1] Internetseite der Autoren
  • [2] Originalpaper (*.pdf):  
       (2,5 MB)
  • [3] Präsentationsvideo von der Siggraph 2004 (*.avi):
       (29,3 MB)

Alexander Schmidt-Richberg :: s3704637@inf.tu-dresden.de