Entwicklung eines Systems zur Simulation eines multi-Kamera-basierten Gesichtscanners

Diplomarbeit in Computergraphik
Marco Nef; Prof. Dr. M. Gross, ETH Zürich; Tim Weyrich
WS 2001/2002

Zusammenfassung

Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde ein verteiltes System zur Simulation eines multi-Kamera-basierten Gesichtsscanners entwickelt. Als Schnittstelle zu diesem System steht ein objektorientiertes API (Application Programmer’s Interface) zur Verfügung, welches die freie Konfiguration eines Scanners aus einer beliebigen Anzahl Kameras und Lichtquellen ermöglicht. Diese API wird zu einem späteren Zeitpunkt nicht nur den Scannersimulator steuern, sondern auch als Schnittstelle zur Ansteuerung eines an der ETH Zürich projektierten Scannersystems mit realen Kameras dienen.

Das objektorientierte Design erlaubte die Entwicklung und gleichzeitige Verwendung mehrerer Kameramodelle. Ausgehend vom Lochkameramodell wurden Verzerrungsmodelle nach Tsai und Zhang implementiert, welche eine Kamera mit einfachem Linsensystem beschreiben.

Mit dem Ziel, den Realitätsgrad der mit dem Softwarerenderer Alias erzeugten Bilder markant zu erhöhen, wurden Artefakte wie Vignetting in das Simulationssystem eingebaut. Zusätzlich ermöglichte die Erzeugung von Bildern mit einem hohen dynamischen Bereich CCD-Artefakte wie Blooming, welche durch die Verwendung von Bayer-Mustern ergänzt werden.

Abstract

As a diploma thesis a distributed system for the simulation of a multi-camera based face scanner was developed. An object-oriented API (Application Programmer’s Interface) is the interface to that system. It allows free configuration of the scanner with an arbitrary number of cameras and light sources. Later, the same API won’t just be used to control the scanner simulation but also a scanner that is actually in development at ETH Zürich and will be equipped with real cameras.

The object-oriented design allowed the development of several camera models that can be used in the system at the same time. Starting with the simple pinhole camera, distortion models after Tsai and Zhang were implemented that describe a camera with a simple lens system.

Having in mind to raise the degree of reality of images rendered with the software renderer Alias, artefacts like vignetting were introduced to the simulation system. In addition the usage of high dynamic range images allowed the generation of CCD artefacts like blooming which were supplemented by applying Bayer patterns.

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