Ricostruzione e modellazione tridimensionale di oggetti e scene (2003)

Data inizio
1 gennaio 2003
Durata (mesi) 
24
Dipartimenti
Informatica
Responsabili (o referenti locali)
Murino Vittorio
URL
2003011918_001
Parole chiave
MODELLAZIONE TRIDIMENSIONALE;SENSORI TRIDIMENSIONALI;VISIONE COMPUTAZIONALE;GRAFICA AL CALCOLATORE;ACQUISIZIONE DI MODELLI;SEGMENTAZIONE;GRIGLIE DI TRIANGOLI;MODELLAZIONE MULTIRISOLUZIONE;MAPPATURA DI TESSITURA

Il progetto si propone di realizzare un sistema a basso costo per la modellazione tridimensionale (3D) di oggetti e ambienti a partire dall'acquisizione di soggetti reali.
Dall'analisi ed elaborazione dei dati grezzi (misurati da sensori), verranno estratti i modelli tridimensionali da utilizzare in diverse applicazioni. Il sistema si focalizzerà su tutte le fasi della modellazione, dalla progettazione e sviluppo dei sensori e relativa formazione delle immagini (ottiche o di profondità), alla resa grafica e riproduzione virtuale degli oggetti e delle scene in esame. Il sistema, e in particolare le tecniche sviluppate, saranno caratterizzati dalla versatilità nel trattare tipologie di dati differenti (i.e., indipendenza dal sensore di acquisizione) e saranno volti alla ricostruzione sia di singoli oggetti (semplici, o complessi, ad es. il volto umano) che di intere scene. L’approccio proposto, di tipo basato su immagini, si contrappone allo stile più tradizionale della grafica (Computer Graphics) che prevede la generazione di modelli 3D in maniera completamente manuale con l’ausilio di strumenti software tipo programmi CAD o generici programmi di modellazione 3D. In particolare, la ricerca si concentrerá sull’avanzamento dello stato dell’arte riguardante le tecniche e metodologie della Visione Computazionale (Computer Vision) finalizzata all’estrazione delle informazioni geometriche dei soggetti direttamente dall’osservazione di fotografie e misure della realtá. In questo modo, dall'integrazione delle tecniche tipiche della Computer Vision e della Computer Graphics si otterrà un aumento del livello di automazione delle varie fasi della modellazione 3D e un miglioramento dell’aspetto fotorealistico delle rappresentazioni virtuali ottenute.

I sensori di acquisizione (esistenti o progettati ad hoc) saranno di diverso tipo e saranno composti da telecamere ottiche (economiche) e da semplici dispositivi di aiuto attivo alla ricostruzione 3D come puntatori laser o emettitori di luce. I sensori progettati avranno un basso costo per permettere un ampio uso di questa tecnologia attualmente ancora costosa. Verranno sviluppate e analizzate configurazioni di acquisizione di dati 3D, basati sia su tecniche di visione attiva che su tecniche di visione passiva. In base al tipo di sensore in esame, i dati raggiungeranno un diverso livello di risoluzione e saranno affetti da un diverso grado di rumore. Si propone dunque di raggiungere un'adeguata flessibilità nel trattare e gestire strumenti e dati così differenti.
Per quanto riguarda l'analisi dei dati acquisiti la ricerca riguarderà lo studio e lo sviluppo di algoritmi innovativi avanzati coinvolti nella modellazione 3D e nella resa grafica come l’allineamento, l’estrazione e ottimizzazione di mesh 3D. Per ottenere una resa grafica economica e particolarmente realistica si investigheranno e si proporranno nuove tecniche basate sulla metodologia detta resa grafica basata su immagini (Image-based Rendering).
Si porrà attenzione sia sull'automazione dei vari processi sia sulla definizione di interfacce grafiche efficienti che permettano all'operatore di supervisionare il lavoro e di introdurre informazioni utili in modo semplice e immediato.

Il sistema verrà testato sia in contesti generici e sia su diverse applicazioni che introducono problematiche specifiche. In particolare, sarà dedicata attenzione alla modellazione del volto umano, alla ricostruzione di manufatti 3D, sfruttando le caratteristiche geometriche di tali oggetti e alla ricostruzione di ambienti subacquei.
Un'altra importante applicazione riguarderà la ricostruzione di ambienti generici di diverso tipo (e.g., ambienti interni ed esterni, strutture architettoniche, etc.) in cui far convergere nella stessa rappresentazione virtuale anche modelli generati con tecniche e sensori diversi.
Quest'ultima sarà l’applicazione guida del progetto e richiederà un’effettiva integrazione dei contributi di tutte le unità.

Enti finanziatori:

Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Finanziamento: assegnato e gestito dal dipartimento
Programma: COFIN - Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale

Partecipanti al progetto

Attività

Strutture