A volumetric fusion technique for surface reconstruction from silhouettes and optical triangulation

Abstract

Yüksek Lisans Tez Özet FormuÖğrencinin Adı : Can WetheriltAna Bilim Dalı : Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Yüksek LisansTez Başlığı : Silüet ve Optik Üçgenleştirme ile Yüzey Geriçatımıiçin Hacimsel Bir Tümleştirme TekniğiÖzetEtkin bir geriçatım tekniği olan optik üçgenleştirme, hassas bir yöntem olarak bilinmeklebirlikte, kimi sorunlar ve eksiklikler de içerir. Örneğin yüzeyin lazer ışığını yansıtmaözelliklerinden ya da örtmeden kaynaklanan sorunlar, geriçatılan modelin yüzeyinde hatalarave delikler oluşmasına neden olabilmektedir. Öte yandan edilgen bir geriçatım yöntemi olansilüetten şekil tekniği ile nesnenin görsel zarfının, üzerinde herhangi bir deliğingözlemlenmediği tam ve gürbüz bir geriçatımını elde etmek mümkündür. Bu tezçalışmasında, silüet imgelerinden ve optik üçgenleştirmeden elde edilen geometrik bilgileritümleştiren melez bir yüzey geriçatım yöntemi geliştirilmiştir. Çıkış noktamız, optiküçgenleştirmeden gelen erim bilgisinin yakalayamadığı yerlerdeki yüzey bilgisini silüetbilgisiyle tamamlamak olmuştur. Önerilen yöntemde, kalibre edilmiş bir kamera aracılığıylaelde edilen nesne silüet ve lazer imgeleri, tümleştirmenin gerçekleşeceği sabit bir 3B genelkoordinat sistemine geri izdüşürülür. lk aşamada, silüetlerden yola çıkarak nesnenin sekizlibir ağaç yapısı ile ifade edilen hacimsel gösterimi elde edilir. Bu hacimsel ağaç yapısıgösterimi, ikinci aşamada, silüet tabanlı sistemlerde eksik olan içbükeylik bilgisini gerikazanmak üzere, erim bilgisini kullanarak yontulur. Yontulmuş hacimsel gösterimin nesneyüzeyine karşılık gelen her bir kübünün her köşe noktasında, ortalama bir eşyüzey değeri erimve silüet bilgilerinden ayrı ayrı elde edilmiş kısmi yüzey modelleri kullanılarak biriktirilir.Biriktirilmiş eşyüzey değerlerinden ?marching cubes? algoritması kullanılarak elde edilenüçgenleştirilmiş yüzeyin pürüzlerinden arındırılmasıyla, geriçatılan model son halini almışolur. Önerilen tekniğin başarımı birçok gerçek nesne üzerinde sınanmış ve elde edilensonuçlar tezde sunulmuştur.Danışman: Yücel Yemez Tarih:Enstitü Müdürü: Yaman Arkun Tarih:

M.S. Thesis Abstract FormName of the Student : Can WetheriltProgram of Study : MS in Electrical and Computer EngineeringThesis Title : A Volumetric Fusion Technique for SurfaceReconstruction from Silhouettes andOptical TriangulationAbstractOptical triangulation, an active reconstruction technique, is known to be an accuratemethod but has several shortcomings due to occlusion and laser reflectance properties ofthe object surface that often lead to holes and inaccuracies on the recovered surface.Shape from silhouette, on the other hand, is a passive reconstruction technique that yieldsrobust, hole-free reconstruction of the visual hull of the object. In this thesis, a hybridsurface reconstruction method that fuses geometrical information obtained fromsilhouette images and optical triangulation is proposed. Our motivation is to recover thegeometry from silhouettes on those parts of the surface which the range data fail tocapture. Silhouettes and laser range images of the object are acquired with a calibratedcamera and re-projected onto a fixed 3D world coordinate system where the fusionprocess takes place. A volumetric octree representation is first obtained from thesilhouette images and then carved by range points to amend the missing cavityinformation inherent in silhouette-based techniques. An average isolevel value on eachcorner of each surface cube in the carved octree structure is accumulated using partialsurface triangulations obtained separately from range data and silhouettes. The marchingcubes algorithm is applied for triangulation of the resulting isolevel surface and the finalshape is constructed by fairing the 3D model. The performance of the proposed techniqueis demonstrated on several real objects.Advisor: Yücel Yemez Date:Director: Yaman Arkun Date: