Aus 2D wird 3D

Software der TU Wien erstellt aus Fotos 3D-Welten

Digital
30.05.2016 14:33

Unsere Welt dreidimensional am Computer darzustellen, ist heute nichts Ungewöhnliches mehr. Mit 3D-Scannern kann man Gesichter, Gebäude oder ganze Landschaften abtasten und aus den Daten ein 3D-Modell generieren. Allerdings ist das meist sehr aufwändig. Forscher der TU Wien haben daher nun einen Algorithmus entwickelt, mit dem sich dreidimensionale Welten aus bestehenden 2D-Bilddaten, die gar nicht unbedingt für diesen Zweck gesammelt wurden, erstellen lassen.

"Bisher erstellte man 3D-Abbilder der Wirklichkeit meist auf recht komplizierte Weise, zum Beispiel mit Laser-Scannern", erklärt Projektleiter Michael Wimmer vom Institut für Computergraphik und Algorithmen der TU Wien. "Fachleute müssen eine Scan-Kampagne sorgfältig planen, hochauflösende Bilder machen und die Daten am Ende noch mühsam nachbearbeiten." Nur so könne man aus einer dreidimensionalen Punktwolke schöne, glatte Flächen und klare Formen erzeugen.

Mittels neuer Rechenmethoden, die nun im Forschungsprojekt "Harvest4D" entwickelt wurden und aus großen Sammlungen von Bilddaten dreidimensionale Welten generieren, soll sich dies ändern. "Am Computer werden die Bilder dann nicht einfach nur zusammengestückelt, sondern wir errechnen aus ihnen ein vollständiges 3D-Modell", erläutert Projektmitarbeiter Reinhold Preiner. So könne man sich am Bildschirm frei um ein Objekt herumbewegen und es aus beliebigen Blickwinkeln ansehen - selbst aus solchen, die auf den Bildern gar nicht vorkämen.

Fehlertolerante Bildanalyse
Um das zu erreichen, muss der Algorithmus Fehler tolerieren - denn die Daten sind nie perfekt: Bilder sind manchmal unscharf, sie zeigen Objekte bei sehr unterschiedlichen Lichtverhältnissen, und Scans können Artefakte enthalten, die die Rekonstruktion stören. Trotzdem gelang es den Forschern, solche Bilddaten automatisiert aufzubereiten. So wurden etwa archäologische Ausgrabungen aus ganz gewöhnlichen Fotos dreidimensional visualisiert.

Veränderungen in 4D
Wenn man wisse, zu welchem Zeitpunkt die Bilder aufgenommen worden seien, könne man den drei Raumdimensionen noch eine zeitliche Dimension hinzufügen und untersuchen, wie sich die beobachtete 3D-Welt verändere, so die Forscher. Auch das sei für den Computer eine schwierige Aufgabe: Haben sich die abgebildeten Objekte tatsächlich verändert, oder sehen die Bilder nur unterschiedlich aus, weil sie bei unterschiedlichen Lichtverhältnissen, aus unterschiedlichen Winkeln oder mit unterschiedlichen Geräten aufgenommen wurden?

Menschen falle es normalerweise recht leicht, solche Fragen zu beantworten - diese Fähigkeit einem Computer beizubringen, sei jedoch eine große Herausforderung, halten die Wissenschaftler fest. Anwendungsmöglichkeiten für ihren Algorithmus sehen sie jedenfalls "praktisch überall" - und ständig kämen neue dazu.

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