95 research outputs found

    Progressive Blue Surfels

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    In this paper we describe a new technique to generate and use surfels for rendering of highly complex, polygonal 3D scenes in real time. The basic idea is to approximate complex parts of the scene by rendering a set of points (surfels). The points are computed in a preprocessing step and offer two important properties: They are placed only on the visible surface of the scene's geometry and they are distributed and sorted in such a way, that every prefix of points is a good visual representation of the approximated part of the scene. An early evaluation of the method shows that it is capable of rendering scenes consisting of several billions of triangles with high image quality.Comment: Please note that this paper represents an early working draft, which will be subsequently replaced by refined versions! 3 pages, 3 figure

    LiDAR-Based Object Tracking and Shape Estimation

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    Umfeldwahrnehmung stellt eine Grundvoraussetzung fĂŒr den sicheren und komfortablen Betrieb automatisierter Fahrzeuge dar. Insbesondere bewegte Verkehrsteilnehmer in der unmittelbaren Fahrzeugumgebung haben dabei große Auswirkungen auf die Wahl einer angemessenen Fahrstrategie. Dies macht ein System zur Objektwahrnehmung notwendig, welches eine robuste und prĂ€zise ZustandsschĂ€tzung der Fremdfahrzeugbewegung und -geometrie zur VerfĂŒgung stellt. Im Kontext des automatisierten Fahrens hat sich das Box-Geometriemodell ĂŒber die Zeit als Quasistandard durchgesetzt. Allerdings stellt die Box aufgrund der stĂ€ndig steigenden Anforderungen an Wahrnehmungssysteme inzwischen hĂ€ufig eine unerwĂŒnscht grobe Approximation der tatsĂ€chlichen Geometrie anderer Verkehrsteilnehmer dar. Dies motiviert einen Übergang zu genaueren FormreprĂ€sentationen. In der vorliegenden Arbeit wird daher ein probabilistisches Verfahren zur gleichzeitigen SchĂ€tzung von starrer Objektform und -bewegung mittels Messdaten eines LiDAR-Sensors vorgestellt. Der Vergleich dreier Freiform-Geometriemodelle mit verschiedenen Detaillierungsgraden (Polygonzug, Dreiecksnetz und Surfel Map) gegenĂŒber dem einfachen Boxmodell zeigt, dass die Reduktion von Modellierungsfehlern in der Objektgeometrie eine robustere und prĂ€zisere ParameterschĂ€tzung von ObjektzustĂ€nden ermöglicht. DarĂŒber hinaus können automatisierte Fahrfunktionen, wie beispielsweise ein Park- oder Ausweichassistent, von einem genaueren Wissen ĂŒber die Fremdobjektform profitieren. Es existieren zwei EinflussgrĂ¶ĂŸen, welche die Auswahl einer angemessenen FormreprĂ€sentation maßgeblich beeinflussen sollten: Beobachtbarkeit (Welchen Detaillierungsgrad lĂ€sst die Sensorspezifikation theoretisch zu?) und Modell-AdĂ€quatheit (Wie gut bildet das gegebene Modell die tatsĂ€chlichen Beobachtungen ab?). Auf Basis dieser EinflussgrĂ¶ĂŸen wird in der vorliegenden Arbeit eine Strategie zur Modellauswahl vorgestellt, die zur Laufzeit adaptiv das am besten geeignete Formmodell bestimmt. WĂ€hrend die Mehrzahl der Algorithmen zur LiDAR-basierten Objektverfolgung ausschließlich auf Punktmessungen zurĂŒckgreift, werden in der vorliegenden Arbeit zwei weitere Arten von Messungen vorgeschlagen: Information ĂŒber den vermessenen Freiraum wird verwendet, um ĂŒber Bereiche zu schlussfolgern, welche nicht von Objektgeometrie belegt sein können. Des Weiteren werden LiDAR-IntensitĂ€ten einbezogen, um markante Merkmale wie Nummernschilder und Retroreflektoren zu detektieren und ĂŒber die Zeit zu verfolgen. Eine ausfĂŒhrliche Auswertung auf ĂŒber 1,5 Stunden von aufgezeichneten Fremdfahrzeugtrajektorien im urbanen Bereich und auf der Autobahn zeigen, dass eine prĂ€zise Modellierung der ObjektoberflĂ€che die BewegungsschĂ€tzung um bis zu 30%-40% verbessern kann. DarĂŒber hinaus wird gezeigt, dass die vorgestellten Methoden konsistente und hochprĂ€zise Rekonstruktionen von Objektgeometrien generieren können, welche die hĂ€ufig signifikante Überapproximation durch das einfache Boxmodell vermeiden

    Hierarchical processing, editing and rendering of acquired geometry

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    La reprĂ©sentation des surfaces du monde rĂ©el dans la mĂ©moire d’une machine peut dĂ©sormais ĂȘtre obtenue automatiquement via divers pĂ©riphĂ©riques de capture tels que les scanners 3D. Ces nouvelles sources de donnĂ©es, prĂ©cises et rapides, amplifient de plusieurs ordres de grandeur la rĂ©solution des surfaces 3D, apportant un niveau de prĂ©cision Ă©levĂ© pour les applications nĂ©cessitant des modĂšles numĂ©riques de surfaces telles que la conception assistĂ©e par ordinateur, la simulation physique, la rĂ©alitĂ© virtuelle, l’imagerie mĂ©dicale, l’architecture, l’étude archĂ©ologique, les effets spĂ©ciaux, l’animation ou bien encore les jeux video. Malheureusement, la richesse de la gĂ©omĂ©trie produite par ces mĂ©thodes induit une grande, voire gigantesque masse de donnĂ©es Ă  traiter, nĂ©cessitant de nouvelles structures de donnĂ©es et de nouveaux algorithmes capables de passer Ă  l’échelle d’objets pouvant atteindre le milliard d’échantillons. Dans cette thĂšse, je propose des solutions performantes en temps et en espace aux problĂšmes de la modĂ©lisation, du traitement gĂ©omĂ©trique, de l’édition intĂ©ractive et de la visualisation de ces surfaces 3D complexes. La mĂ©thodologie adoptĂ©e pendant l’élaboration transverse de ces nouveaux algorithmes est articulĂ©e autour de 4 Ă©lĂ©ments clĂ©s : une approche hiĂ©rarchique systĂ©matique, une rĂ©duction locale de la dimension des problĂšmes, un principe d’échantillonage-reconstruction et une indĂ©pendance Ă  l’énumĂ©ration explicite des relations topologiques aussi appelĂ©e approche basĂ©e-points. En pratique, ce manuscrit propose un certain nombre de contributions, parmi lesquelles : une nouvelle structure hiĂ©rarchique hybride de partitionnement, l’Arbre Volume-Surface (VS-Tree) ainsi que de nouveaux algorithmes de simplification et de reconstruction ; un systĂšme d’édition intĂ©ractive de grands objets ; un noyau temps-rĂ©el de synthĂšse gĂ©omĂ©trique par raffinement et une structure multi-rĂ©solution offrant un rendu efficace de grands objets. Ces structures, algorithmes et systĂšmes forment une chaĂźne capable de traiter les objets en provenance du pipeline d’acquisition, qu’ils soient reprĂ©sentĂ©s par des nuages de points ou des maillages, possiblement non 2-variĂ©tĂ©s. Les solutions obtenues ont Ă©tĂ© appliquĂ©es avec succĂšs aux donnĂ©es issues des divers domaines d’application prĂ©citĂ©s.Digital representations of real-world surfaces can now be obtained automatically using various acquisition devices such as 3D scanners and stereo camera systems. These new fast and accurate data sources increase 3D surface resolution by several orders of magnitude, borrowing higher precision to applications which require digital surfaces. All major computer graphics applications can take benefit of this automatic modeling process, including: computer-aided design, physical simulation, virtual reality, medical imaging, architecture, archaeological study, special effects, computer animation and video games. Unfortunately, the richness of the geometry produced by these media comes at the price of a large, possibility gigantic, amount of data which requires new efficient data structures and algorithms offering scalability for processing such objects. This thesis proposes time and space efficient solutions for modeling, editing and rendering such complex surfaces, solving these problems with new algorithms sharing 4 fundamental elements: a systematic hierarchical approach, a local dimension reduction, a sampling-reconstruction paradigm and a pointbased basis. Basically, this manuscript proposes several contributions, including: a new hierarchical space subdivision structure, the Volume-Surface Tree, for geometry processing such as simplification and reconstruction; a streaming system featuring new algorithms for interactive editing of large objects, an appearancepreserving multiresolution structure for efficient rendering of large point-based surfaces, and a generic kernel for real-time geometry synthesis by refinement. These elements form a pipeline able to process acquired geometry, either represented by point clouds or non-manifold meshes. Effective results have been successfully obtained with data coming from the various applications mentioned

    QuadStream: {A} Quad-Based Scene Streaming Architecture for Novel Viewpoint Reconstruction

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    Feature preserving smoothing of 3D surface scans

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    Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, February 2004.Includes bibliographical references (p. 63-70).With the increasing use of geometry scanners to create 3D models, there is a rising need for effective denoising of data captured with these devices. This thesis presents new methods for smoothing scanned data, based on extensions of the bilateral filter to 3D. The bilateral filter is a non-linear, edge-preserving image filter; its extension to 3D leads to an efficient, feature preserving filter for a wide class of surface representations, including points and "polygon soups."by Thouis Raymond Jones.S.M

    Physiological system modelling

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    Computer graphics has a major impact in our day-to-day life. It is used in diverse areas such as displaying the results of engineering and scientific computations and visualization, producing television commercials and feature films, simulation and analysis of real world problems, computer aided design, graphical user interfaces that increases the communication bandwidth between humans and machines, etc Scientific visualization is a well-established method for analysis of data, originating from scientific computations, simulations or measurements. The development and implementation of the 3Dgen software was developed by the author using OpenGL and C language was presented in this report 3Dgen was used to visualize threedimensional cylindrical models such as pipes and also for limited usage in virtual endoscopy. Using the developed software a model was created using the centreline data input by the user or from the output of some other program, stored in a normal text file. The model was constructed by drawing surface polygons between two adjacent centreline points. The software allows the user to view the internal and external surfaces of the model. The software was designed in such a way that it runs in more than one operating systems with minimal installation procedures Since the size of the software is very small it can be stored in a 1 44 Megabyte floppy diskette. Depending on the processing speed of the PC the software can generate models of any length and size Compared to other packages, 3Dgen has minimal input procedures was able to generate models with smooth bends. It has both modelling and virtual exploration features. For models with sharp bends the software generates an overshoot
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