Spherical Image Processing for Immersive Visualisation and View Generation

This research presents the study of processing panoramic spherical images for immersive visualisation of real environments and generation of in-between views based on two views acquired. For visualisation based on one spherical image, the surrounding environment is modelled by a unit sphere mapped with the spherical image and the user is then allowed to navigate within the modelled scene. For visualisation based on two spherical images, a view generation algorithm is developed for modelling an indoor manmade environment and new views can be generated at an arbitrary position with respect to the existing two. This allows the scene to be modelled using multiple spherical images and the user to move smoothly from one sphere mapped image to another one by going through in-between sphere mapped images generated

Spherical image processing for immersive visualisation and view generation

This research presents the study of processing panoramic spherical images for immersive visualisation of real environments and generation of in-between views based on two views acquired. For visualisation based on one spherical image, the surrounding environment is modelled by a unit sphere mapped with the spherical image and the user is then allowed to navigate within the modelled scene. For visualisation based on two spherical images, a view generation algorithm is developed for modelling an indoor manmade environment and new views can be generated at an arbitrary position with respect to the existing two. This allows the scene to be modelled using multiple spherical images and the user to move smoothly from one sphere mapped image to another one by going through in-between sphere mapped images generated.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

Large-Scale Textured 3D Scene Reconstruction

Die Erstellung dreidimensionaler Umgebungsmodelle ist eine fundamentale Aufgabe im Bereich des maschinellen Sehens. Rekonstruktionen sind für eine Reihe von Anwendungen von Nutzen, wie bei der Vermessung, dem Erhalt von Kulturgütern oder der Erstellung virtueller Welten in der Unterhaltungsindustrie. Im Bereich des automatischen Fahrens helfen sie bei der Bewältigung einer Vielzahl an Herausforderungen. Dazu gehören Lokalisierung, das Annotieren großer Datensätze oder die vollautomatische Erstellung von Simulationsszenarien. Die Herausforderung bei der 3D Rekonstruktion ist die gemeinsame Schätzung von Sensorposen und einem Umgebunsmodell. Redundante und potenziell fehlerbehaftete Messungen verschiedener Sensoren müssen in eine gemeinsame Repräsentation der Welt integriert werden, um ein metrisch und photometrisch korrektes Modell zu erhalten. Gleichzeitig muss die Methode effizient Ressourcen nutzen, um Laufzeiten zu erreichen, welche die praktische Nutzung ermöglichen. In dieser Arbeit stellen wir ein Verfahren zur Rekonstruktion vor, das fähig ist, photorealistische 3D Rekonstruktionen großer Areale zu erstellen, die sich über mehrere Kilometer erstrecken. Entfernungsmessungen aus Laserscannern und Stereokamerasystemen werden zusammen mit Hilfe eines volumetrischen Rekonstruktionsverfahrens fusioniert. Ringschlüsse werden erkannt und als zusätzliche Bedingungen eingebracht, um eine global konsistente Karte zu erhalten. Das resultierende Gitternetz wird aus Kamerabildern texturiert, wobei die einzelnen Beobachtungen mit ihrer Güte gewichtet werden. Für eine nahtlose Erscheinung werden die unbekannten Belichtungszeiten und Parameter des optischen Systems mitgeschätzt und die Bilder entsprechend korrigiert. Wir evaluieren unsere Methode auf synthetischen Daten, realen Sensordaten unseres Versuchsfahrzeugs und öffentlich verfügbaren Datensätzen. Wir zeigen qualitative Ergebnisse großer innerstädtischer Bereiche, sowie quantitative Auswertungen der Fahrzeugtrajektorie und der Rekonstruktionsqualität. Zuletzt präsentieren wir mehrere Anwendungen und zeigen somit den Nutzen unserer Methode für Anwendungen im Bereich des automatischen Fahrens

Markerless deformation capture of hoverfly wings using multiple calibrated cameras

This thesis introduces an algorithm for the automated deformation capture of hoverfly wings from multiple camera image sequences. The algorithm is capable of extracting dense surface measurements, without the aid of fiducial markers, over an arbitrary number of wingbeats of hovering flight and requires limited manual initialisation. A novel motion prediction method, called the ‘normalised stroke model’, makes use of the similarity of adjacent wing strokes to predict wing keypoint locations, which are then iteratively refined in a stereo image registration procedure. Outlier removal, wing fitting and further refinement using independently reconstructed boundary points complete the algorithm. It was tested on two hovering data sets, as well as a challenging flight manoeuvre. By comparing the 3-d positions of keypoints extracted from these surfaces with those resulting from manual identification, the accuracy of the algorithm is shown to approach that of a fully manual approach. In particular, half of the algorithm-extracted keypoints were within 0.17mm of manually identified keypoints, approximately equal to the error of the manual identification process. This algorithm is unique among purely image based flapping flight studies in the level of automation it achieves, and its generality would make it applicable to wing tracking of other insects

Accidental Turntables: Learning 3D Pose by Watching Objects Turn

We propose a technique for learning single-view 3D object pose estimation models by utilizing a new source of data -- in-the-wild videos where objects turn. Such videos are prevalent in practice (e.g., cars in roundabouts, airplanes near runways) and easy to collect. We show that classical structure-from-motion algorithms, coupled with the recent advances in instance detection and feature matching, provides surprisingly accurate relative 3D pose estimation on such videos. We propose a multi-stage training scheme that first learns a canonical pose across a collection of videos and then supervises a model for single-view pose estimation. The proposed technique achieves competitive performance with respect to existing state-of-the-art on standard benchmarks for 3D pose estimation, without requiring any pose labels during training. We also contribute an Accidental Turntables Dataset, containing a challenging set of 41,212 images of cars in cluttered backgrounds, motion blur and illumination changes that serves as a benchmark for 3D pose estimation.Comment: Project website: https://people.cs.umass.edu/~zezhoucheng/acci-turn