Hinweis zum Urheberrecht
Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bvb:29-opus-4313
URL: http://www.opus.ub.uni-erlangen.de/opus/volltexte/2006/431/
Automatische Erzeugung vollständiger dreidimensionaler Flächenmodelle
Automatic Generation of Complete Three Dimensional Surface Models
Schön, Nikolaus
| SWD-Schlagwörter: |
| Bildverarbeitung , Dreidimensionales Modell , Merkmalsextraktion , Algorithmische Informationstheorie , Entropie <Informationstheorie> , Informationst |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): |
| pragmatische Information , Farbrekonstruktion , Farbinterpolation , Flächenrekonstruktion , Flächenmodell |
| Freie Schlagwörter (Englisch): |
| pragmatic information , color reconstruction , color interpolation , surface reconstruction , surface model |
| CCS - Klassifikation: |
| I.4.1 , I.3.5 , I.2.10 , I.4.7 , I.4.8 , I.5.4 |
| Fakultät: |
| Naturwissenschaftliche Fakultät |
| Fakultät: |
| Naturwissenschaftliche Fakultät |
| DDC-Sachgruppe: |
| Physik |
| Dokumentart: |
| Dissertation |
| Hauptberichter: |
| Häusler, Gerd (Prof. Dr.) |
| Sprache: |
| Deutsch |
| Tag der mündlichen Prüfung: |
| 19.06.2006 |
| Erstellungsjahr: |
| 2006 |
| Publikationsdatum: |
| 04.09.2006 |
| Kurzfassung in Deutsch: |
| Die Aufgabenstellung der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur
automatischen und vollständigen Rekonstruktion eines Modells der Oberfläche von
3-d-Objekten aus optischen Sensordaten in Echtzeit. Dabei soll auf bereits in der
Arbeitsgruppe vorhandenen Verfahren aufgebaut sowie neue Verfahren zum Gesamtprozess
beigetragen werden.
Die wichtigste Teilaufgabe ist die initiale gegenseitige Ausrichtung (Grobregistrierung)
verschiedener 3-d-Einzelansichten. Dieser Prozess wurde automatisiert, indem
Flächenpunkte aufgrund von Merkmalen ihrer Umgebung und aufgrund ihrer geometrischen
Konstellation einander zugeordnet werden. Das Verfahren basiert auf der Selektion
"`auffälliger"' Punkte auf Freiform-Flächen. Die Auffälligkeit von Punkten wird
quantifiziert auf der Grundlage von Symmetriebetrachtungen und einer allgemeinen
Informationstheorie. Das so erhaltene Auffälligkeitsmaß entspricht einem Maß für den
pragmatischen Informationsgehalt von Flächenbereichen im Hinblick auf die
Unterscheidbarkeit von Punkten von ihrer Umgebung. Das Verfahren erreicht eine
Echtzeit-Geschwindigkeit in dem Sinne, dass für die Registrierung nicht mehr Zeit
gebraucht wird, als ohnehin in der Praxis zwischen zwei Aufnahmen vergeht, etwa 18-80
Sekunden.
Die Vollständigkeit von 3-d-Flächenbeschreibungen ist bei manchen Anwendungen erst dann
gegeben, wenn auch die Farbgebung der Oberfläche erfasst wurde. Eine weitere Teilaufgabe
ist es daher, die dazu in Form von Farbbildern aufgenommene Information in das
Flächenmodell zu integrieren. Es wird ein Verfahren beschrieben, mit dem die
beleuchtungsunabhängige Farbe aus diesen Bildern extrahiert und die Farbtexturen mehrerer
Einzelansichten miteinander und mit der Geometrie-Information fusioniert wird.
Die Verfahren wurden so implementiert, dass sie auf Dreiecksnetzen arbeiten. Dadurch sind
sie auf allgemeinen Flächentopologien einsetzbar - nicht nur auf Einzelansichten, sondern
auch auf Flächenmodellen, in denen bereits mehrere Einzelansichten integriert sind.
Überprüft wurden die entwickelten Methoden durch Messungen an Kunstobjekten und im
medizinischen Umfeld an Patientengesichtern.
Die hier erarbeiteten Methoden haben eine starke Verbindung auch zur Informatik, die sich
zunehmend als Modellbildungs-Wissenschaft versteht. Es werden daher mehrfach Bezüge zu
einer allgemeinen Modelltheorie hergestellt. |
| Kurzfassung in Englisch: |
| The intention of the present thesis is to develop a methodology for automatic and
complete reconstruction of surface models from optical 3D data in real time. Approaches
already available in the research group are applied and new methods are contributed to
the overall process.
The most important subtask is the initial alignment (coarse registration) of different 3D
views. This process has been automatized by assigning surface points to each other,
exploiting features of their adjacencies and the geometric constellations of the points.
The method is based on the selection of "`salient"' points on free-form surfaces. The
salience of points is quantified on the foundation of symmetry considerations and on a
general information theory. The salience measure obtained in this way corresponds to a
measure of the content of pragmatic information of surface regions with respect to the
distinguishability of points from their neighborhood. The approach achieves real time
speed, i.\,e.\ registration does not take more time than the usual delay between two
acquisitions, about 18-80 seconds.
With some applications, completeness of 3D surface descriptions is not provided until the
coloring of the surface is acquired. Therefore, an additional subtask is to integrate
information taken in the form of color images into the surface model. An approach is
described to extract the illumination independent color from these images and to fuse
color textures of multiple views with each other and with geometry information.
The methods were implemented as to work with triangle meshes. This makes them applicable
on general surface topologies - not just on single views but also on surface models in
which already several views are integrated.
Measurements on works of art and, in the medical field, on patients' faces were conducted
to evaluate the developed methods. |
Sie benötigen weitere Informationen?
Fragen Sie uns!