Erstellen einer Komponente zur automatisierten Erzeugung von 3D-Objekten für das NEMO-Framework

Art der Abschlussarbeit

Bachelorarbeit

Thema

Auch im Bildungskontext erhält die Erzeugung von 3D-Modellen durch die Lernenden eine zunehmend größere Bedeutung. Lernszenarien in denen 3D-Modelle eine Rolle spielen eröffnen sich beispielsweise im Einsatz der Augmented-Reality-Lernapplikation InfoGrid oder diverser Lernapplikationen des DFG-Projekts Ambient Learning Spaces (ALS) der InteractiveWall, einer aus mehreren Multitouchbildschirmen bestehenden Hypermediaplattform, die einen neuen Ort für soziale Kooperation, spielerisches, exploratives und inzidentelles Lernen zur Verfügung stellt.

Neben der Erstellung der 3D-Modelle mittels der 3D-Grafiksuite Blender, mit welcher sich Körper modellieren, texturieren und animieren lassen, existieren auch diverse Programme zum Erstellen von 3D-Modellen durch das Aufnehmen einer Vielzahl von Fotos von dreidimensionalen Objekten. Diese suchen nach Übereinstimmungen in den Fotos und erzeugen so 3D-Modelle. Für diesen Vorgang sind jedoch besondere Kenntnisse in der EDV und Bildbearbeitung erforderlich.

Das Szenario, das dieser Arbeit zugrunde liegt, sieht vor, dass mittels MoLES (Mobil Learning Exploration Systems) eine Menge von Fotos eines dreidimensionalen Objekts (auch von unterschiedlichen Personen) aus unterschiedlichen Richtungen erstellt werden, die von MoLES automatisch an NEMO weitergegeben werden und dort von der in dieser Arbeit zu erstellenden NEMO Komponente automatisch in 3D-Modelle überführt werden. Diese können dann in einer Vielzahl von Lernapplikationen (die ebenfalls mit NEMO verbunden sind) des DFG-Projekts ALS weiter verwendet werden.

Bearbeitet von

Viktor Daibert

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde eine Anwendung konzipiert und implementiert, welche automatisiert Fotos von dem Framework Network Environment für Multimedia Objects (NEMO) erhält und in ein 3D-Modell umwandelt. Die 3D-Modelle werden an NEMO zurückgegeben und dort semantisch annotiert gespeichert, um sie für das Betrachtungsprogramm  InfoGrid nutzbar zu machen. Der in dieser Arbeit umgesetzte NEMO 3D Object Converter (N3DOC) soll somit zum Einsatz kommen, wenn z.B. bei Schüler*innen auf Exkursion mit MoLES (Mobile Learning Exploration System) Medien in Form von Fotos erzeugen und daraus 3D-Modelle mittels N3DOC berechnet werden. Die daraus resultierenden dreidimensionalen Modelle können z.B. mit InfoGrid verwendet werden, Objekte detaillierter und erlebbarer wahrzunehmen.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den unterschiedlichen Methoden und Grundlagen der 3D-Rekonstruktion, speziell anhand von Fotos, mit dem Ziel, diese in ein 3D-Modell umzuwandeln. Bei den Methoden wird auf bereits vorhandene Software zurückgegriffen und teilweise durch eigene Umsetzungen ergänzt. Der in dieser Arbeit erstellte Prototyp wird mit einer funktionierenden Implementierung bereitgestellt, die innerhalb einer kurzen Zeitspanne ein detailliertes 3D-Modell erstellt. Zur Berechnung wird möglichst ein dediziertes System mit mindestens einem NVidia CUDA-Grafikchip mit möglichst vielen Kernen benötigt.

Literatur

Ablan, D. (2007) Digital Photography for 3D Imaging and Animation. Hoboken, NJ, USA: Wiley Publishing, Inc.

Snavely, N., Seitz, S.M., Szeliski, R. (2006). PhotoTporism: Exploring Photo Collections in 3D. New York, NY, USA: ACM Press.

Wiliams, H., Ferguson, A. (207). The UCD Perspective: Before and After Agile. Washington, DC, USA: IEEE Computer Society.

Starttermin

Jan 2017

Abgeschlossen

Jun 2017