3D Reconstruction using Active Illumination

In dieser Arbeit präsentieren wir eine Pipeline zur Aufnahme von 3D-Modellen. Die Erzeugung von 3D-Modellen von realen Objekten ist eine wichtige Aufgabe in der Computer Vision mit zahlreichen Anwendungen, wie zum Beispiel 3D-Design, Archäologie und virtueller oder auch erweiterter Realität. Die vorliegende Arbeit liefert drei Beiträge: wir stellen eine Methode zur Kalibrierung von Kameras vor, wir beschreiben einen Ansatz zur Aufnahme und Verarbeitung von photometrischen Normalen, die mit Hilfe von Gradientenbeleuch- tung in der Hardwarekonfiguration aufgenommen worden sind, und schließlich präsentieren wir eine Methode zur Stereorekonstruktion von 3D-Modellen aus photometrischen Daten und mehreren Perspektiven. Um möglichst genaue Rekonstruktionsergebnisse aus mehreren Perspektiven mit Hilfe von photometrischen Daten zu erhalten, werden die Kameras sowohl geometrisch als auch photometrisch kalibriert. Zur Datenaufnahme wird eine sogenannte “Light Stage” benutzt. Dies ist eine Hardwarekonfiguration, die es erlaubt die Beleuchtung während der Aufnahme vollsändig zu kontrollieren. Die verwendete Methode zur Erzeugung der Gradientenbeleuchtung und zur Verarbeitung der aufgenommenen Daten zur Erzeugung genauer photometrischer Normalen wird beschrieben. Der Hauptbestandteil der Pipeline ist eine Methode zur Stereorekonstruktion aus photometrischen Daten und mehreren Perspektiven. Bei dieser Methode erzeugen wir zunächst eine grobe Rekonstruktion mit Hilfe der aufgenommenen Bilder und erzeugten Normalen. In einem zweiten Schritt werden die Normaleninformationen verwendet um eine vollständige Rekonstruktion der Objektoberfläche zu erhalten. Schließlich erfolgt eine Filterung der rekonstruierten Oberfläche, um Artefakte aus dem zweiten Rekonstruktionsschritt zu entfernen.