TU Darmstadt / ULB / tuprints

New Models for High-Quality Surface Reconstruction and Rendering

Kalbe, Thomas :
New Models for High-Quality Surface Reconstruction and Rendering.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2011)

[img]
Preview
akadem. Lebenslauf (Englisch) - PDF
curriculum.pdf
Available under Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

Download (1407Kb) | Preview
[img]
Preview
PDF
Dissertation.pdf
Available under Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

Download (31Mb) | Preview
Item Type: Ph.D. Thesis
Title: New Models for High-Quality Surface Reconstruction and Rendering
Language: English
Abstract:

The efficient reconstruction and artifact-free visualization of surfaces from measured real-world data is an important issue in various applications, such as medical and scientific visualization, quality control, and the media-related industry. The main contribution of this thesis is the development of the first efficient GPU-based reconstruction and visualization methods using trivariate splines, i.e., splines defined on tetrahedral partitions. Our methods show that these models are very well-suited for real-time reconstruction and high-quality visualizations of surfaces from volume data. We create a new quasi-interpolating operator which for the first time solves the problem of finding a globally C1-smooth quadratic spline approximating data and where no tetrahedra need to be further subdivided. In addition, we devise a new projection method for point sets arising from a sufficiently dense sampling of objects. Compared with existing approaches, high-quality surface triangulations can be generated with guaranteed numerical stability. Keywords. Piecewise polynomials; trivariate splines; quasi-interpolation; volume data; GPU ray casting; surface reconstruction; point set surfaces

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Die effiziente Rekonstruktion und artefaktfreie Visualisierung von Oberflächen aus gemessenen Daten realer Objekte ist in einer Vielzahl von Anwendungen von Wichtigkeit. Beispielhaft seien medizinische oder wissenschaftliche Visualisierungen, Qualitätskontrolle von Bauteilen, oder Anwendung in Computerspielen, Film und Fernsehen genannt. Der Hauptbeitrag dieser Arbeit besteht in der Entwicklung der ersten effizienten GPU-basierten Rekonstruktions- und Visualisierungsmethoden basierend auf trivariaten Splines, das sind Splines definiert bezüglich geeigneter Tetraederzerlegungen des Raumes. Wir zeigen, dass sich diese Splines sehr gut zur Rekonstruktion und Visualisierung von Oberflächen aus Volumendaten in Echtzeit eignen, wobei die Oberflächen mit hoher visueller Qualität, also unter Vermeidung visueller Artefakte, angezeigt werden. Wir entwickeln zudem einen neuen quasi-interpolierenden Operator, der auf einen C1-differenzierbaren Spline mit Polynomen vom Grad zwei führt. Dies ist die erste direkte Methode, um 3D Daten mit C1-differenzierbaren Polynomen vom Grad zwei zu approximieren, ohne dass Tetraeder unterteilt werden müssen. Weiterhin entwickeln wir eine neue Projektionsmethode zur Triangulierung von unstrukturierten Punktemengen, die im Vergleich zu bestehenden Methoden hochqualitative Dreiecksnetze mit einer garantierten numerischen Stabilität generiert.German
Uncontrolled Keywords: trivariate Splines, Quasi-Interpolation, GPU Raycasting, Oberflächenrekonstruktion, unstrukturierte Punktemengen
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
trivariate Splines, Quasi-Interpolation, GPU Raycasting, Oberflächenrekonstruktion, unstrukturierte PunktemengenGerman
Classification DDC: 000 Allgemeines, Informatik, Informationswissenschaft > 004 Informatik
Divisions: Fachbereich Informatik > Graphisch-Interaktive Systeme
Date Deposited: 04 Apr 2011 09:13
Last Modified: 07 Dec 2012 11:59
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-24959
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Fellner, Prof. Dieter W. and Theisel, Prof. Holger
Refereed: 8 March 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/2495
Export:

Actions (login required)

View Item View Item