Real time texture mapped 3D reconstruction using a setup with mirrors and controlled lighting

Abstract

The purpose of this thesis is to create a 3D reconstruction framework that can be used in real time. This is accomplished using a parallel implementation of a shape from silhouette (SFS) algorithm. The number of silhouettes employed in reconstruction makes a major contribution to the quality at the expense of reduced speed. In order to keep this number at the minimum level without extensively sacrificing quality, a novel system is introduced. This system is based on evenly distributed viewpoints using a regular tetrahedron structure. In order to reduce cost and simplify camera calibration, we used a single camera setup with three mirrors thus creating virtual cameras for three of four viewpoints. Besides taking advantage of minimal number of viewpoints, parallel hardware is utilized to achieve real time speed. A volume based SFS algorithm is implemented using CUDA parallel computing platform.

Bu tezin amacı, gerçek zamanlı olarak kullanılabilecek bir 3B geriçatım sistemi oluşturmaktır. Bu, siluetten şekil elde etme algoritmasının paralel uygulaması kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Geriçatımda kullanılan siluet sayısı, hızı düşürme pahasına kaliteye büyük katkı sağlar. Kaliteden büyük ölçüde ödün vermeden bu sayıyı minimum seviyede tutabilmek için yeni bir düzenek tanıtılmıştır. Bu düzenek, düzenli tetrahedron yapısı kullanarak eşit olarak dağıtılmış bakış açılarına dayanmaktadır. Maliyeti düşük tutmak ve kamera kalibrasyonunu basitleştirmek için üç aynalı ve tek kameralı bir düzenek kullanarak, dört bakış noktasından üçü için sanal kameralar oluşturulmuştur. Minimum sayıdaki bakış açısı avantajının yanı sıra, gerçek zamanlı hıza ulaşmak için paralel donanım kullanılmıştır. CUDA paralel hesaplama platformu kullanılarak hacim tabanlı bir siluetten şekil elde etme algoritması uygulanmıştır.