Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine Kamera, zwei Fotos, drei Dimensionen: Einfacher und schneller zu 3D-Bildern

21.03.2012
Dreidimensional sehen: Eine Kamera benötigt in Zusammenarbeit mit einem PC drei Fotos und viel Zeit zum Rechnen, um genügend Informationen über die Gestalt von Objekten in ihrer Umwelt zu erhalten und zu einem 3D-Bild zu verarbeiten. Noch.

Denn an der FernUniversität in Hagen ist ein mathematischer Algorithmus entwickelt worden, mit dem zwei Aufnahmen aus „freier Hand“ mit einer einfachen Kamera genügen. Anwendungen dürften in vielen Bereichen möglich sein, von der Modellierung von Produkten über die Präsentation von Innenräumen bis hin zu PC-Spielen. Zudem dürfte sich das Verfahren auch für die Anwendung in 3D-Kino und -TV weiterentwickeln lassen.

Dreidimensional sehen: Dafür braucht das Gehirn zwei Augen und winzige Bruchteile von Sekunden. Eine Kamera benötigt in Zusammenarbeit mit einem PC drei Fotos und viel Zeit zum Rechnen, um genügend Informationen über die Gestalt von Objekten in ihrer Umwelt zu erhalten und zu einem 3D-Bild zu verarbeiten. Noch. Denn an der FernUniversität in Hagen ist ein mathematischer Algorithmus entwickelt worden, mit dem zwei Aufnahmen aus „freier Hand“ mit einer einfachen Kamera genügen.

Entwickelt wurde der Ansatz von Sergey Cheremukhin, studentische Hilfskraft im Lehrgebiet Mensch-Computer-Interaktion von Prof. Dr. Gabriele Peters. Sein Verfahren wurde als beste Einreichung bei den Informatiktagen 2012 nominiert, die am 23. und 24. März 2012 in Bonn stattfinden.

Anwendungsmöglichkeiten sehen Prof. Gabriele Peters und ihr Team in vielen Bereichen, von der Modellierung von Produkten über die Präsentation von Innenräumen bis hin zu PC-Spielen. Sogar die Planung von Theaterdramaturgien ist vorstellbar. Zudem dürfte sich das Verfahren auch für die Anwendung in 3D-Kino und -TV weiterentwickeln lassen.

Bisher sind drei Aufnahmen notwendig, um Rückschlüsse auf das Kamerasystem und seine Entfernung und Lage in Bezug auf das fotografierte Objekt, z.B. eine Clownminiatur oder ein Lego-Auto, ziehen zu können: Welche Kenngrößen kennzeichnen das Objektiv? Welche Brennweite hat es? Wie weit ist es vom Clown oder dem Auto entfernt? Wie ist seine relative Lage zu der Figur? Erst durch diese und noch viel mehr Informationen lassen sich drei oder mehr Fotos so einfach zusammenfügen, wie dies mit einem Programm zum Erstellen von Panorama-Fotos möglich ist (das aber keine 3D-Ansichten ermöglicht). Es entsteht ein dreidimensionales Objekt: eine Wolke aus vielen Punkten.

Beim herkömmlichen Verfahren mit drei Fotos gibt es zahlreiche Konstellationen, die Punktewolken erzeugen. Unter ihnen muss diejenige gefunden werden, die die Realität wiedergibt. Cheremukhin reduzierte die Kombinationsmöglichkeiten mathematisch so geschickt, dass zwei Fotos reichen, die sich nur geringfügig unterscheiden müssen.

Die Punktewolke wird anschließend mit einer Textur überzogen. Dieser „Überzug“, eine Computergrafik, macht aus dem 3D-Modell eine farbige Wiedergabe des fotografierten Motivs.

Natürlich bildet ein Flachbildschirm dieses dreidimensionale Objekt nur zweidimensional ab. Man kann es – wie ein herkömmliches Foto – um bis zu 360 Grad drehen. Es ist aber auch möglich, es um eine seiner Achsen rotieren zu lassen. So sieht man dem Clown nicht nur in die Augen, sondern kann auch sein Profil und sogar seinen Hinterkopf betrachten.

Um ein vollständiges Modell zu berechnen, das auch von hinten realistisch aussieht, benötigt man bisher etwa 7 bis 8 Aufnahmen, für eine teilweise 3D-Wiedergabe mindestens drei. Nach der Methode von Sergey Cheremukhin genügen für eine solche Teilrekonstruktion nun zwei Ansichten. Wie viele Aufnahmen für eine komplette Rundumansicht notwendig sind muss noch getestet werden: „In der Praxis entstehen Fehler, wenn die Objektivstandpunkte zu weit voneinander entfernt sind“, erläutert Projektleiter Dr. Klaus Häming. Deshalb sind auch weiterhin mehrere Aufnahmen notwendig, Cheremukhins Berechnung spart aber selbst in extremen Ausnahmesituationen einige ein: „Weniger Zeit, weniger Kosten, aber nicht weniger Qualität“, das war dem jungen Mathematiker wichtig.

Sein Verfahren wurde als beste Einreichung bei den Informatiktagen 2012 nominiert, die am 23. und 24. März 2012 in Bonn stattfinden. Die Informatiktage der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) gelten als die jährliche Veranstaltung für den wissenschaftlichen Nachwuchs der Informatik. Ausgewählte Studierende können ihre Einzelarbeiten vorstellen und in Workshops, Präsentationen und persönlichen Gesprächen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie Unternehmen kennenlernen. Eine Nominierung für den „Best Paper Award“ hat für die deutschen Informatik-Studierenden etwa die Bedeutung einer „Oscar-Nominierung“. Die diesjährige Preisverleihung findet am 24. März in Bonn statt.

Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert, nach dem Ende wird Sergey Cheremukhin vom Lehrgebiet Mensch-Computer-Interaktion aus eigenen Mitteln beschäftigt.

Susanne Bossemeyer | idw
Weitere Informationen:
http://www.mci.fernuni-hagen.de/pr/abstract_cheremukhin.pdf

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Vom Edge- bis zum Cloud-Datacenter - Rittal zeigt in Monaco innovative Lösungen für Datacenter
29.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um die Eigenschaften von Graphen ohne das Anlegen störender elektrischer Kontakte zu charakterisieren. Damit lassen sich gleichzeitig der Widerstand und die Quantenkapazität von Graphen sowie von anderen zweidimensionalen Materialien untersuchen. Dies berichten Forscher vom Swiss Nanoscience Institute und Departement Physik der Universität Basel im Wissenschaftsjournal «Physical Review Applied».

Graphen besteht aus einer einzigen Lage von Kohlenstoffatomen. Es ist transparent, härter als Diamant, stärker als Stahl, dabei aber flexibel und ein deutlich...

Im Focus: New Method of Characterizing Graphene

Scientists have developed a new method of characterizing graphene’s properties without applying disruptive electrical contacts, allowing them to investigate both the resistance and quantum capacitance of graphene and other two-dimensional materials. Researchers from the Swiss Nanoscience Institute and the University of Basel’s Department of Physics reported their findings in the journal Physical Review Applied.

Graphene consists of a single layer of carbon atoms. It is transparent, harder than diamond and stronger than steel, yet flexible, and a significantly better...

Im Focus: Detaillierter Blick auf molekularen Gifttransporter

Transportproteine in unseren Körperzellen schützen uns vor gewissen Vergiftungen. Forschende der ETH Zürich und der Universität Basel haben nun die hochaufgelöste dreidimensionale Struktur eines bedeutenden menschlichen Transportproteins aufgeklärt. Langfristig könnte dies helfen, neue Medikamente zu entwickeln.

Fast alle Lebewesen haben im Lauf der Evolution Mechanismen entwickelt, um Giftstoffe, die ins Innere ihrer Zellen gelangt sind, wieder loszuwerden: In der...

Im Focus: Neue Methode für die Datenübertragung mit Licht

Der steigende Bedarf an schneller, leistungsfähiger Datenübertragung erfordert die Entwicklung neuer Verfahren zur verlustarmen und störungsfreien Übermittlung von optischen Informationssignalen. Wissenschaftler der Universität Johannesburg, des Instituts für Angewandte Optik der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) präsentieren im Fachblatt „Journal of Optics“ eine neue Möglichkeit, glasfaserbasierte und kabellose optische Datenübertragung effizient miteinander zu verbinden.

Dank des Internets können wir in Sekundenbruchteilen mit Menschen rund um den Globus in Kontakt treten. Damit die Kommunikation reibungslos funktioniert,...

Im Focus: Strathclyde-led research develops world's highest gain high-power laser amplifier

The world's highest gain high power laser amplifier - by many orders of magnitude - has been developed in research led at the University of Strathclyde.

The researchers demonstrated the feasibility of using plasma to amplify short laser pulses of picojoule-level energy up to 100 millijoules, which is a 'gain'...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wissenschaftsforum Chemie 2017

30.05.2017 | Veranstaltungen

Erfolgsfaktor Digitalisierung

30.05.2017 | Veranstaltungen

Lebensdauer alternder Brücken - prüfen und vorausschauen

29.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Neue Methode zur Charakterisierung von Graphen

30.05.2017 | Physik Astronomie

Riesenfresszellen steuern die Entwicklung von Nerven und Blutgefäßen im Gehirn

30.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Nano-U-Boot mit Selbstzerstörungs-Mechanismus

30.05.2017 | Biowissenschaften Chemie