Real-Time 3D Model Acquisition

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Real-Time 3D Model Acquisition"

Reiner Klein
vor 8 Jahren
Abrufe

1 Seminarvortrag Real-Time 3D Model Acquisition Alexander Barth Nach Folien von Szymon Rusinkiewicz, Olaf Hall-Holt und Marc Levoy

2 Einführung 3D-Scannen 2

3 Einführung Ziele Hohe Präzision Hohe Geschwindigkeit Wenig Rauschen Geringe Kosten Automatisierte Abläufe Keine Löcher im 3D-Modell 3

4 Einführung Übersicht Real-Time 3D Model Acquisition Pipeline 3D-Scanner 3D Data Alignment Merging and Rendering Postprocessing Ergebnis Diskussion 4

5 Übersicht 3D Model Acquisition Pipeline 3D Scanner 5

6 Übersicht 3D Model Acquisition Pipeline 3D Scanner View Planning 6

7 Übersicht 3D Model Acquisition Pipeline 3D Scanner View Planning Alignment 7

8 Übersicht 3D Model Acquisition Pipeline 3D Scanner View Planning Alignment Merging 8

9 Übersicht 3D Model Acquisition Pipeline 3D Scanner View Planning Alignment Done? Merging Display 9

10 Übersicht Schwierigkeiten Herkömmliche 3D-Erfassungssysteme nicht echtzeitfähig Optimierung des Scanners alleine nicht ausreichend Letzten 20% am aufwendigsten Pipeline nicht optimiert für das Auffinden von Löchern 10

des Scanners alleine nicht ausreichend Letzten 20% am

11 Übersicht Real-Time 3D Model Acquisition Pipeline Human 3D Scanner Challenge: Real Time View Planning Alignment Done? Merging Display 11

12 Beispiel 12

13 Übersicht Real-Time 3D Model Acquisition Pipeline Human 3D Scanner Challenge: Real Time View Planning Alignment Done? Merging Display 13

14 3D Scanner Grundlegende Funktionsweise Object Laser (x,y) Camera 14

15 3D Scanner Verbesserungen Ein Lichtstrahl: robust, aber langsam Projektion mehrerer Lichtstreifen gleichzeitig -> Geschwindigkeitserhöhung Problem: Streifenidentifikation 15

16 3D Scanner Streifenidentifikation Verschiedene Ansätze: Annahme von Kontinuität der Oberfläche Time Unterschiedlich gefärbte Lichtstreifen Eindeutige Kodierung über die Zeit Space 16

17 3D Scanner Codes für bewegliche Objekte Möglicher Synchronisationsverlust Daher: Betrachten der Streifengrenzen Frame-to-Frame Tracking Problem: ghosts -> Code Design Illumination history = (WB),(BW),(WB Code 17

Streifengrenzen Frame-to-Frame Tracking Problem:

18 Übersicht Real-Time 3D Model Acquisition Pipeline Human 3D Scanner Challenge: Real Time View Planning Alignment Done? Merging Display 18

19 Alignment Aligning 3D Data Annahme: Scannen von Teilbildern desselben Objektes Feste Objekt-Oberfläche Ziel: Überlappungen von Teilbildern so gut wie möglich anpassen und ausrichten Aligning ohne Benutzerinteraktion 19

Ziel: Überlappungen von Teilbildern so gut wie möglich

20 Alignment ICP (Iterative Closest Points) Minimiere für jeden Punkt eines Scans die Distanz zu dem nächsten Punkt des anderen Scans Wiederhole diesen Schritt, bis maximale Übereinstimmung erreicht 20

21 Übersicht Real-Time 3D Model Acquisition Pipeline Human 3D Scanner Challenge: Real Time View Planning Alignment Done? Merging Display 21

22 Merging Merging and Rendering Ziel: Visualisieren des Modells in ausreichender Qualität, um Löcher zu erkennen Oberflächen-Konstruktion aus Teilbildern Echtzeitfähigkeit steht im Vordergrund Standard High-Quality Merging Algorithmen benötigen ~1 Minute pro Scan 22

23 Merging Merging and Rendering Ausgangspunkt: 3D-Punkte des Scanners 23

24 Merging Merging and Rendering Quantisieren der Punkte in einem 3D-Gitter 24

25 Merging Merging and Rendering Berechnen von Oberflächennormalen für jedes Voxel 25

26 Merging Merging and Rendering Vereinigung der korrespondierenden Punkte + 26

27 Merging Merging and Rendering Ergebnis: Fallen mehrere Punkte in ein Voxel, so werden die Normalen gemittelt 27

28 Beispiel Schildkröte Fotographie 15 cm. 28

29 Beispiel Video 29

30 Ergebnis Postprocessing Offline (nicht mehr echtzeitfähig!) Berechnen hochqualitativer 3D-Modelle Unabhängig von Real-Time Display Keine Benutzerinteraktion mehr erforderlich 30

31 Beispiel Postprocessed Model 31

32 Zusammenfassung System optimiert für das Erfassen von vollständigen, lochfreien Modellen Effiziente Benutzerinteraktion Echtzeitfähigkeit durch: Structured-light Scanner für bewegte Objekte Schnelle ICP Variante Einfaches voxelbasiertes Merging Punkt-Rendering 32

Ähnliche Dokumente

Gussnummern-Lesesystem

Gussnummern-Lesesystem Die Einzigartigkeit des visolution-systems liegt in der Verwendung von 3D- Bildverarbeitung. Bei dem Erstellen von Nummern auf Gussteilen kann die Qualität der Gussnummern sowohl