Flexible Stereoscopic 3D Content Creation of Real World Scenes

We propose an alternative over current approaches to stereoscopic 3D video content creation based on a free-viewpoint video. Acquisition and editing is greatly simplified. Our method is suitable for arbitrary real-world scenes. From unsynchronized multi-view video footage, our approach renders high-quality stereo sequences without the need to explicitly reconstruct any scene depth or geometry. By allowing to freely edit viewpoint, slow motion, freeze-rotate shots, depth-of-field, and many more effects, the presented approach extends the possibilities in stereo 3D movie creation.In diesem Report schlagen wir eine Alternative zu gegenwärtig in der Produktion von stereoskopischen Filmen verwendeten Techniken vor. Unser Ansatz basiert auf der Verwendung eines Systems zur Blickpunktnavigation. Die Aufnahme und die Editierung der Stereodaten wird dadurch erheblich vereinfacht. Unsere Methode generiert qualitativ hochwertige Stereosequenzen ohne dabei Szenengeometrie oder Szenetiefe explizit zu rekonstruieren. Das Verfahren ermöglicht es den Blickpunkt und die Wiedergabegeschwindigkeit zu ändern und visuelle Effekte zu integrieren, wodurch neue künstlerische Möglichkeiten in der stereoskopischen Filmproduktion erschlossen werden

Die Virtuelle Videokamera: ein System zur Blickpunktsynthese in beliebigen, dynamischen Szenen

The Virtual Video Camera project strives to create free viewpoint video from casually captured multi-view data. Multiple video streams of a dynamic scene are captured with off-the-shelf camcorders, and the user can re-render the scene from novel perspectives. In this thesis the algorithmic core of the Virtual Video Camera is presented. This includes the algorithm for image correspondence estimation as well as the image-based renderer. Furthermore, its application in the context of an actual video production is showcased, and the rendering and image processing pipeline is extended to incorporate depth information.Das Virtual Video Camera Projekt dient der Erzeugung von Free Viewpoint Video Ansichten von Multi-View Aufnahmen: Material mehrerer Videoströme wird hierzu mit handelsüblichen Camcordern aufgezeichnet. Im Anschluss kann die Szene aus beliebigen, von den ursprünglichen Kameras nicht abgedeckten Blickwinkeln betrachtet werden. In dieser Dissertation wird der algorithmische Kern der Virtual Video Camera vorgestellt. Dies beinhaltet das Verfahren zur Bildkorrespondenzschätzung sowie den bildbasierten Renderer. Darüber hinaus wird die Anwendung im Kontext einer Videoproduktion beleuchtet. Dazu wird die bildbasierte Erzeugung neuer Blickpunkte um die Erzeugung und Einbindung von Tiefeninformationen erweitert

Interaktive Raumzeitrekonstruktion in der Computergraphik

High-quality dense spatial and/or temporal reconstructions and correspondence maps from camera images, be it optical flow, stereo or scene flow, are an essential prerequisite for a multitude of computer vision and graphics tasks, e.g. scene editing or view interpolation in visual media production. Due to the ill-posed nature of the estimation problem in typical setups (i.e. limited amount of cameras, limited frame rate), automated estimation approaches are prone to erroneous correspondences and subsequent quality degradation in many non-trivial cases such as occlusions, ambiguous movements, long displacements, or low texture. While improving estimation algorithms is one obvious possible direction, this thesis complementarily concerns itself with creating intuitive, high-level user interactions that lead to improved correspondence maps and scene reconstructions. Where visually convincing results are essential, rendering artifacts resulting from estimation errors are usually repaired by hand with image editing tools, which is time consuming and therefore costly. My new user interactions, which integrate human scene recognition capabilities to guide a semi-automatic correspondence or scene reconstruction algorithm, save considerable effort and enable faster and more efficient production of visually convincing rendered images.Raumzeit-Rekonstruktion in Form von dichten räumlichen und/oder zeitlichen Korrespondenzen zwischen Kamerabildern, sei es optischer Fluss, Stereo oder Szenenfluss, ist eine wesentliche Voraussetzung für eine Vielzahl von Aufgaben in der Computergraphik, zum Beispiel zum Editieren von Szenen oder Bildinterpolation. Da sowohl die Anzahl der Kameras als auch die Bildfrequenz begrenzt sind, ist das Rekonstruktionsproblem unterbestimmt, weswegen automatisierte Schätzungen häufig fehlerhafte Korrespondenzen für nichttriviale Fälle wie Verdeckungen, mehrdeutige oder große Bewegungen, oder einheitliche Texturen enthalten; jede Bildsynthese basierend auf den partiell falschen Schätzungen muß daher Qualitätseinbußen in Kauf nehmen. Man kann nun zum einen versuchen, die Schätzungsalgorithmen zu verbessern. Komplementär dazu kann man möglichst effiziente Interaktionsmöglichkeiten entwickeln, die die Qualität der Rekonstruktion drastisch verbessern. Dies ist das Ziel dieser Dissertation. Für visuell überzeugende Resultate müssen Bildsynthesefehler bislang manuell in einem aufwändigen Nachbearbeitungsschritt mit Hilfe von Bildbearbeitungswerkzeugen korrigiert werden. Meine neuen Benutzerinteraktionen, welche menschliches Szenenverständnis in halbautomatische Algorithmen integrieren, verringern den Nachbearbeitungsaufwand beträchtlich und ermöglichen so eine schnellere und effizientere Produktion qualitativ hochwertiger synthetisierter Bilder

Algorithmen zur Korrespondenzschätzung und Bildinterpolation für die photorealistische Bildsynthese

Free-viewpoint video is a new form of visual medium that has received considerable attention in the last 10 years. Most systems reconstruct the geometry of the scene, thus restricting themselves to synchronized multi-view footage and Lambertian scenes. In this thesis we follow a different approach and describe contributions to a purely image-based end-to-end system operating on sparse, unsynchronized multi-view footage. In particular, we focus on dense correspondence estimation and synthesis of in-between views. In contrast to previous approaches, our correspondence estimation is specifically tailored to the needs of image interpolation; our multi-image interpolation technique advances the state-of-the-art by disposing the conventional blending step. Both algorithms are put to work in an image-based free-viewpoint video system and we demonstrate their applicability to space-time visual effects production as well as to stereoscopic content creation.3D-Video mit Blickpunktnavigation ist eine neues digitales Medium welchem die Forschung in den letzten 10 Jahren viel Aufmerksamkeit gewidmet hat. Die meisten Verfahren rekonstruieren dabei die Szenengeometrie und schränken sich somit auf Lambertsche Szenen und synchron aufgenommene Eingabedaten ein. In dieser Dissertation beschreiben wir Beiträge zu einem rein bild-basierten System welches auf unsynchronisierten Eingabevideos arbeitet. Unser Fokus liegt dabei auf der Schätzung dichter Korrespondenzkarten und auf der Synthese von Zwischenbildern. Im Gegensatz zu bisherigen Verfahren ist unser Ansatz der Korrespondenzschätzung auf die Bedürfnisse der Bilderinterpolation ausgerichtet; unsere Zwischenbildsynthese verzichtet auf das Überblenden der Eingabebilder zu Gunsten der Lösung eines Labelingproblems. Das resultierende System eignet sich sowohl zur Produktion räumlich-zeitlicher Spezialeffekte als auch zur Erzeugung stereoskopischer Videosequenzen