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Computer Graphics

Minor thesis of Daniel Buhrig

Entwicklung eines One-Shot 3D-Scanners

Lehrstuhl für Computergraphik und Visualisierung


Student: Daniel Buhrig
Betreuer: Dipl.-Medien-Inf. Sören König
Verantwortlicher Hochschullehrer: Prof. Dr. rer. nat. Stefan Gumhold

Motivation

Die 3D-Oberflächenerfassung ist aufgrund ihres großen Einsatzgebietes eines der wichtigsten Themen in der Computer-Vision und hat schon längst in der Industrie Einzug gehalten. Anwendungsszenarien sind zum Beispiel die automatisierte Qualitätsprüfung von Bauelementen, Reverse Engineering, Objekterkennung, 3D-Karten oder Modellierung von Objekten in 3D. Vor allem Letzteres erlangt durch den aufkommenden Hype von 3D-Projektionen in Kinos immer größere Bedeutung. Bei der Produktion von 3D-Filmen stellt die Modellierung von 3D-Welten einen nicht zu vernachlässigenden Arbeitsaufwand dar. 3D-Scanner könnten bei dieser Arbeit behilflich sein und die Modellierung per Hand ersparen bzw. vereinfachen.

Beschreibung

In der vorliegenden Belegarbeit wird ein Verfahren zur optischen 3D-Oberflächenerfassung von Objekten und Szenen mittels Musterprojektion vorgestellt. Das Verfahren bedient sich dabei lediglich eines Projektionsmusters und einer Kameraaufnahme, damit kann es in die One-Shot-Verfahren eingeordnet werden. Diese Verfahren ermöglichen das Scannen von dynamischen Szenen (z.B. Videoaufnahmen). Zusätzlich handelt es sich um einen Ansatz, welcher mit handelsüblicher Kamera und Projektor realisierbar ist.
In dieser Arbeit wird das Korrespondenzproblem auf eine neue Art über ein Gittermuster gelöst und anschließend eine Graph-Cut basierte Optimierung angewandt. Für die nötigen Vor- und Nachbereitungsschritte werden bekannte und bewährte Verfahren verwendet.

Ergebnisse

Aufbau
Aufbau
Gittermuster mit unregelmäßigen Abständen und leicht rotierten Linien.
Gittermuster mit unregelmäßigen Abständen und leicht rotierten Linien.
Aufnahme
Aufnahme
Ergebnispunktwolke
Ergebnispunktwolke
Aufnahme
Aufnahme
Ergebnispunktwolke
Ergebnispunktwolke

Ausblick

Die hier angegebene Implementierung birgt noch ein hohes Beschleunigungspotential. Insbesondere durch die Linearität der durchgeführten Operationen ist eine parallelisierte Berechnung auf der GPU denkbar.

Downloads

 

Last modified: 2nd Mar 2011, 2.31 PM
Author: Dipl.-Medieninf. Sören König