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Dense 3D Reconstruction of Low Texture Surfaces Using an Energy Minimization Framework with Smoothness-Based Priors Dichte 3D-Rekonstruktion von Oberflächen mit geringer Textur unter Anwendung eines Energieminimierungsverfahrens mit Glattheitsannahmen

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Abstract:

This article describes the dense stereoscopic 3D reconstruction of surfaces which offer only low texture by employing a global matching algorithm with smoothness-based priors in an energy minimization framework. The envisaged application areas are high speed image sequences of dynamic processes where the projection of structured light is not applicable. The lack of depth cues on the measured object normally leads to very sparse and often false reconstructions if common local matching algorithms like cross correlation or least squares matching are employed. Within this AiF funded project an operational photogrammetric stereo measurement system has been developed consisting of a stereo rig with high speed cameras and a global matching algorithm. This system allows for the first time a dense reconstruction of surfaces with low texture in high speed image sequences. Quantitative and qualitative results for two test data sets demonstrate that the determination of a dense point cloud of low texture objects without employing structured light is possible.

German
Dieser Artikel beschreibt die dichte stereoskopische 3D-Rekonstruktion von Oberflächen mit geringer Textur unter Anwendung eines globalen Zuordnungsverfahrens mit Glattheitsannahmen in einem Energieminimierungsverfahren. Der angestrebte Einsatzbereich sind High-speed-Bildsequenzen dynamischer Vorgänge, bei denen die Projektion von strukturiertem Licht nicht möglich ist. Der Mangel an geeigneten Merkmalen am Messobjekt führt bei der Verwendung von üblichen lokalen Zuordnungsverfahren wie Kreuzkorrelation oder Kleinste-Quadrate-Bildzuordnung normalerweise zu einer dünn besetzten und oft falschen Rekonstruktion. Im Rahmen dieses von der AiF geförderten Projektes wurde ein operationell einsetzbares photogrammetrisches Stereomesssystem bestehend aus einem Stereorack mit High-speed-Kameras und einem globalen Zuordnungsalgorithmus entwickelt. Dieses System ermöglicht erstmals eine dichte Rekonstruktion von Oberflächen mit geringer Textur in Highspeed-Bildsequenzen. Quantitative und qualitative Ergebnisse für zwei Testdatensätze demonstrieren, dass die Bestimmung einer dichten Punktwolke von Objekten mit geringer Textur möglich ist, ohne strukturiertes Licht zu verwenden.

Keywords: 3D RECONSTRUCTION; MATCHING; METROLOGY; SURFACE; TEXTURE

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/1432-8364/2012/0102

Publication date: February 1, 2012

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