Uses of uncalibrated images to enrich3D models information

Abstract

La diminuzione dei costi delle fotocamere digitali semi-professionali ha portato allapossibilit per tutti di acquisire immagini ad alta definizione in modo molto semplice.Tuttavia, l interpretazione di queste immagini, nell ambito di tecniche di analisi dellascena di ricostruzione 3D della stessa, risulta ancora molto difficile a causa dellaricchezza di informazione acquisita. Nel caso in cui si conosca per una rappresentazione,anche semplificata, della scena, possibile estrarre dati interessanti in manieraautomatica o semi-automatica.Questi dati possono essere utilizzati in diversi modi per arricchire la qualit dei dati3D in possesso. Nell ambito di questa tesi, sono quindi presentate alcune tecnicheper l uso di immagini non registrate per l arricchimento di modelli 3D.In particolare, due possibili campi di applicazione sono considerati: l acquisizione,proiezione e visualizzazione dell informazione di colore e la modifica della geometriadi partenza.Per quanto riguarda la gestione del colore, sono presentate alcune soluzione praticheed efficaci, che hanno portato a importanti risultati nell ambito di svariati progettinell ambito in particolare dei Beni Culturali.Considerando invece le tecniche di modifica della geometria, sono presentati dueapprocci che apportano cambiamenti nella topologia di modelli 3D gi esistenti. Inparticolare, nella prima tecnica le informazioni estratte dalle immagini sono usateper produrre modelli tridimesionali di teste umane, usati per simulazioni di soundscattering nell ambito di applicazioni di 3D sound rendering. Il secondo metodo permetteinvece di completare modelli 3D con buchi, utilizzando immagini dell oggettoreale su cui sia stato proiettato un pattern laser predefinito.Infine, sono presentate alcune interessanti indicazioni a proposito di possibili sviluppifuturi dei metodi proposti, per delineare la direzione di questo promettente argomentodi ricerca. - The decrease in costs of semi-professional digital cameras has led to the possibilityfor everyone to acquire a very detailed description of a scene in a very short time.Unfortunately, the interpretation of the images is usually quite hard, due to the amountof data and the lack of robust and generic image analysis methods. Nevertheless, if ageometric description of the depicted scene is available, it gets much easier to extractinformation from 2D data.This information can be used to enrich the quality of the 3D data in several ways.In this thesis, several uses of sets of unregistered images for the enrichment of 3Dmodels are shown.In particular, two possible fields of application are presented: the color acquisition,projection and visualization and the geometry modification.Regarding color management, several practical and cheap solutions to overcome themain issues in this field are presented. Moreover, some real applications, mainly relatedto Cultural Heritage, show that provided methods are robust and effective.In the context of geometry modification, two approaches are presented to modify alreadyexisting 3D models. In the first one, information extracted from images is usedto deform a dummy model to obtain accurate 3D head models, used for simulationin the context of three-dimensional audio rendering. The second approach presentsa method to fill holes in 3D models, with the use of registered images depicting apattern projected on the real object.Finally, some useful indications about the possible future work in all the presentedfields are given, in order to delineate the developments of this promising direction ofresearch.