Wide-baseline object interpolation using shape prior regularization of epipolar plane images

This paper considers the synthesis of intermediate views of an object captured by two calibrated and widely spaced cameras. Based only on those two very different views, our paper proposes to reconstruct the object Epipolar Plane Image Volume [1] (EPIV), which describes the object transformation when continuously moving the viewpoint of the synthetic view in-between the two reference cameras. This problem is clearly ill-posed since the occlusions and the foreshortening effect make the reference views significantly different when the cameras are far apart. Our main contribution consists in disambiguating this ill-posed problem by constraining the interpolated views to be consistent with an object shape prior. This prior is learnt based on images captured by the two reference views, and consists in a nonlinear shape manifold representing the plausible silhouettes of the object described by Elliptic Fourier Descriptors. Experiments on both synthetic and natural images show that the proposed method preserves the topological structure of objects during the intermediate view synthesis, while dealing effectively with the self-occluded regions and with the severe foreshortening effect associated to wide-baseline camera configurations

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

Multi-camera reconstruction and rendering for free-viewpoint video

While virtual environments in interactive entertainment become more and more lifelike and sophisticated, traditional media like television and video have not yet embraced the new possibilities provided by the rapidly advancing processing power. In particular, they remain as non-interactive as ever, and do not allow the viewer to change the camera perspective to his liking. The goal of this work is to advance in this direction, and provide essential ingredients for a free-viewpoint video system, where the viewpoint can be chosen interactively during playback. Knowledge of scene geometry is required to synthesize novel views. Therefore, we describe 3D reconstruction methods for two distinct kinds of camera setups. The first one is depth reconstruction for camera arrays with parallel optical axes, the second one surface reconstruction, in the case that the cameras are distributed around the scene. Another vital part of a 3D video system is the interactive rendering from different viewpoints, which has to perform in real-time. We cover this topic in the last part of this thesis.Während die virtuellen Welten in interaktiven Unterhaltungsmedien immer realitätsnäher werden, machen traditionellere Medien wie Fernsehen und Video von den neuen Möglichkeiten der rasant wachsenden Rechenkapazität bisher kaum Gebrauch. Insbesondere mangelt es ihnen immer noch an Interaktivität, und sie erlauben dem Konsumenten nicht, elementare Parameter wie zum Beispiel die Kameraperspektive seinen Wünschen anzupassen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Entwicklung in diese Richtung voranzubringen und essentielle Bausteine für ein Videosystem bereitzustellen, bei dem der Blickpunkt während der Wiedergabe jederzeit völlig frei gewählt werden kann. Um neue Ansichten synthetisieren zu können, ist zunächst Kenntnis von der 3D Geometrie der Szene notwendig. Wir entwickeln daher Rekonstruktionsalgorithmen für zwei verschiedene Anordnungen von Kameras. Falls die Kameras eng beieinanderliegen und parallele optische Achsen haben, können lediglich Tiefenkarten geschätzt werden. Sind die Kameras jedoch im einer Halbkugel um die Szene herum montiert, so rekonstruieren wir sogar echte Oberflächengeometrie. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die interaktive Darstellung der Szene aus neuen Blickwinkeln, die wir im letzten Teil der Arbeit in Angriff nehmen