Interactive Image-based Reconstruction

(01.07.2006)

Das Erzeugen von 3D-Modellen für die Computergrafik ist oftmals ein aufwendiger Vorgang. Insbesondere, wenn eine reale Szene wie existierende Räume, Gebäude, Straßenzüge oder ganze Städte nachmodelliert werden müssen. Um die Größenverhältnisse der Modelle korrekt nachzuahmen, ist es in der Regel notwendig Konstruktionszeichnungen zu organisiert, oder die Umgebung selbst zu vermessen.
Nach dem Erstellen des 3D-Modells müssen noch Texturen erzeugt und aufgetragen werden. Dazu bieten sich unter anderem Synthetische Texturen an, oder reale Fotografien. Auch die Erfassung und das zuordnen dieser Texturen ist unter Umständen zeit und personalaufwendig.
Computersysteme wie Facade (Debevec 1996) vereinfachen die Rekonstruktion einfacher Szene erheblich durch den Einsatz von bildbasierten Algorithmen. Dazu werden in Bilder Kanten identifiziert und mit einem vorgegebenen Modell in Korrelation gebracht. Aus den so durch den Benutzer zugeführten Informationen kann sowohl die Szene rekonstruiert, als auch die Textur aufgebracht werden. Bisherige Verfahren erweisen sich dabei für komplexere Szenarien als sehr unrobust. Kleinste Änderungen führen zu unsinnigen Lösungen, Ergbebnisse können nur durch viel Probieren und eine Voreinstellung von Parametern nahe der Lösung erzielt werden.
Ziel unserer Forschung ist es daher, den Benutzer schrittweise eine Lösung zu erarbeiten. Vorgaben, die nicht zum gewünschten Ergebnis führen sollen leicht rückgängig gemacht oder angepasst werden können, ohne eine vorherige Lösung zunichte zu machen. Der Prozess soll interaktiv vonstatten gehen, sodass der Benutzer sofortige Rückmeldung bekommt.
Ferner wollen wir die Beschränkung existierender Anwendungen auf feste Kameramodelle oder deren Abhängigkeit von Kanten auflösen. Dabei soll ein allgemeineren Ansatz verfolgt werden, der es erlaubt beliebige Geometrien (z.B. Kugeln, Bögen) in einer Szene zu platzieren, oder Aufnahmen aus omidirektionalen Kameras zu verwerten. Eine Rekonstruktion mit derlei hohem Freiheitsgrad erfordert robuste nicht-lineare Optimierungsverfahren, die nicht negativ durch Rotationen oder ähnliches beeinflusst werden.