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3-D-Modelle aus dem Handy - mit Schnappschüssen von jedermann

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3-D-Modelle aus dem Handy - mit Schnappschüssen von jedermann

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In einer Welt, in der so gut wie jeder überall mit seinem Smartphone ein Foto machen kann, tüfteln die Forscher des Harvest4D-Projekts in Wien an einer neuen Nutzung: Sie wollen die Handy-Fotos gezielt zur Schaffung von 3-D-Modellen einsetzen.

3-D-Modelle heute noch sehr teuer

Projektleiter Michael Wimmer von der TU Wien erklärt den Hintergrund des Projekts: “3-D-Modelle zu rekonstruieren, ist sehr teuer heutzutage, denn es müssen sehr teure Geräte verwendet werden; man muss ganz genau planen, wo man sie hinstellt, damit man wirklich alle Teile eines Modells erzeugen kann. Und in diesem Projekt versuchen wir, die Rekonstruktion viel einfacher zu gestalten. Nicht mit teuren Geräten, sondern einfach mit ganz normalen, gewöhnlichen Mobiltelefonen zum Beispiel oder Digitalkameras, die jeder zur Verfügung hat.”

Statt gezielter teurer Aufnahmen einfach eine Menge Schnappschüsse: Auch rein zufällig aufgenommene Bilder oder unscharfe – die Masse macht’s, und dank komplexer mathematischer Berechnungen werden aus Standbildern dreidimensionale Modelle. Wie es funktioniert, erläutert Samir Aroudj von der TU Darmstadt: “Die Eingabebilder sind von der Ausdehnung her total unterschiedlich. Und durch diesen unterschiedlichen Abstand gibt es auch unterschiedliche Oberflächensamples. Wenn ich ein Foto habe von sehr weit weg, dann sind die Samples eher ungenau und sollten eher überschrieben werden von denen, die von sehr nah dran gemacht wurden. So dass dann kleine Details auch genau rekonstruiert werden.”

Algorithmen gleichen Licht und Unschärfe aus und Details ab

Licht- und Schatteneffekte müssen dabei herausgefiltert werden, der Computer muss erkennen, ob es sich bei Details um ein und dieselbe Stelle des Objekts handelt – eine Flut von Daten. Keine leichte Aufgabe für Tamy Boubekeur von der Universität Paris-Saclay: “Meine Arbeit besteht darin, mathematische Modelle zu entwickeln, um die Daten zu interpretieren und eine dichte Sammlung von real gemessenen Punkten zu schaffen, eine Million, eine Milliarde, die dann zum virtuellen, dreidimensionalen Objekt werden. Wenn man versucht, die Wirklichkeit virtuell abzubilden, muss man gleichzeitig drei Dinge digitalisieren: die Form, die Bewegung, und das Erscheinungsbild der realen Welt, um so interaktive Applikationen in der virtuellen Welt zu schaffen.”

Als vierte Dimension die Zeit

Harvest4D nimmt dann noch als vierte Dimension die Zeit auf. Die Forscher entwickelten Systeme, um 4-D-Grafiken aus Fotos zu erstellen, die von Archäologen bei ihren Ausgrabungsarbeiten aufgenommen wurden. Computerspezialist Paolo Cignoni vom italienischen Consiglio Nazionale delle Ricerche: “Während wir in diese dreidimensionale Grafik eintauchen, können wir interaktiv die Teile sehen, die sich während der archäologischen Grabungen verändert haben, und die Teile, die davon unberührt blieben.”

Modelle für Denkmalschutz, Museen und Archäologen

Ziel des Projekts ist zunächst einmal, überhaupt die Machbarkeit zu zeigen. Ein potenzielles Anwendungsgebiet sei der Denkmalschutz. Aber, so Projektleiter Michael Wimmer: “Anderseits ist es auch möglich, mit den 3D-Modellen, die wir erstellen können, diese zum Beispiel für Ausstellungen und Museen zu verwenden. Und die besondere Chance liegt auch darin, dass es viel einfacher geworden ist, solche Modelle zu erstellen. Dass sich zum Beispiel auch die Leute, die an archäologischen Ausgrabungen sind, mehr oder weniger direkt daran beteiligen und selbst solche Modelle erstellen.”

Die Forscher hoffen, dass ihre Technologie in weniger als fünf Jahren in die reale Welt des Marktes aufgenommen werden kann. Und wie die Αbertausende von Handy-Fotos zusammengesammelt werden können – das müsse dann Gegenstand eines anderen Projekts sein.

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