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Computergraphik

Belegarbeit von Marcel Heckel

Texturgenerierung von Gebäudemodellen aus Luftbildern

Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung


Student: Marcel Heckel
Betreuer: Dipl.-Medien-Inf. Sören König
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. Sefan Gumhold

Motivation

Durch das Internet ist es möglich, an eine Vielzahl von Luftbildaufnahmen heranzukommen, welche für die Generierung von Gebäudetexturen für digitale Stadtmodelle herangezogen werden könnten. Oft verfügen solche Bilder jedoch nicht über die nötigen exakten Georeferenzinformationen, welche eine direkte Abbildung von Aufnahme auf Gebäudegeometrie ermöglichen. Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung und Implementierung von Methoden zum Finden einer möglichst optimalen Abbildung der Kameraaufnahme auf die korrespondierende Geometrie ausgehend von einer groben initialen Schätzung von Kameraposition und Orientierung. Aus der gefundenen Abbildung sollen dann geeignete Gebäudetexturen erstellt werden.

Beschreibung

In dieser Arbeit wird beschrieben, wie große 3D-Modelle von Städten mit Hilfe von schräg aufgenommen Luftaufnahmen texturiert werden können. Zuerst werden die Projektionsparameter mittels Punkt- oder Linienkorrespondenzen zwischen Luftaufnahmen und Modell ermittelt. Anschließend werden die sichtbaren Facetten des Modells in jeder Luftaufnahmen bestimmt. Danach wird für jede Facette die Luftaufnahmen bestimmt, die die beste Textur für die Facette liefert. Zum Ende werden die ermittelten Texturstücke in einem Texturatlas effektiv gespeichert.

Ergebnisse

In der Beispielimplementierung wurde eine grafische Nutzeroberfläche geschrieben, die nach dem beschrieben Verfahren Modelle texturieren kann. Sie erlaubt das Laden von OBJ-Modellen und verschiedener Bilder. Zudem können mit der Maus einfach Punkt- und Linienkorrespondenzen festgelegt werden. Die vorgenommenen Einstellungen können in Projektdateien gespeichert werden um sie zu einem späteren Zeitpunkt weiter zu bearbeiten. Aus den Korrespondenzen können die Texturstücke erzeugt und in einem Texturatlas gespeichert werden. Zusammen mit dem Texturatlas kann das Modell mit den errechneten Texturkoordinaten wieder in einer separaten Datei gespeichert werden.

Screenshot
GUI - Punktkorrespondenzen
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GUI - Linienkorrespondenzen
       
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GUI - Projektion des Modell auf das Bild
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GUI - Liniendetektor
       
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Berlin Alexanderplatz (1)
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Berlin Alexanderplatz (2)
       
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Berlin Alexanderplatz (3)
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TU Dresden (1)
       
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TU Dresden (2)
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TU Dresden (3)

Ausblick

Ein großes Problem sind ungenaue Daten. Zum einen können die Korrespondenzen meist nie genau angegeben werden. Dies lässt sich aber durch eine große Anzahl von Korrespondenzen kompensieren. Zum anderen sind die 3D-Modelle oft auch fehlerhaft.

Des Weiteren ist es unschön, dass die Korrespondenzen noch per Hand angelegt werden müssen. Es gibt Verfahren, die ausgehend von einer guten Anfangsschätzung der Kameraparameter versuchen, die erkannten Kanten im Bild mit Kanten im Modell in Verbindung zu bringen.

Auf den Fotos herrscht meist eine unterschiedliche Beleuchtung, da sie zu unterschiedlichen Tageszeiten aufgenommen wurden. Daraus resultieren unterschiedliche Farbintensitäten und unterschiedlich helle Beleuchtungen (Schatten).

Download

Leider können die Beispieldatensätze aus urheberrechtlichen Gründen nicht mit zum Download angeboten werden.

Stand: 1.2.2010, 14:39 Uhr
Autor: Corina Weissbach