Cebit 2011: Wie Standard-Computer die Datenflut von 3D-Scans beherrschen

Forscher des Max-Planck-Instituts für Informatik in Saarbrücken haben jetzt ein Verfahren entwickelt, um riesige, dreidimensionale Scans auf einem Standard-PC zu verarbeiten. Die neue Technologie zeigen die Wissenschaftler vom 1. bis 5. März am saarländischen Forschungsstand (Halle 9, Stand B 43) auf der Computermesse Cebit 2011 in Hannover.

„3D-Scanner tasten die Oberfläche von Objekten ab und messen dabei die Position jedes einzelnen Punktes an der Oberfläche. Auf diese Weise erzeugt der Scan zum Beispiel eines Gebäudes schnell viele Gigabyte an Daten“, sagt Art Tevs, Forscher am Max-Planck-Institut für Informatik. Wenn man mit den gleichen Verfahren ganze Städte oder grosse Industrieanlagen erfasst, steigert sich die Datenmenge noch um ein Vielfaches. Dreidimensionale Scans von Objekten können jedoch vielfältig eingesetzt werden, etwa in der Architektur, im Städtebau und in der industriellen Qualitätskontrolle. Daher suchten die Saarbrücker Informatiker nach neuen Verfahren, um diese enormen Datenflut in Echtzeit zu verarbeiten. „Mit besonders ausgeklügelten Algorithmen ist es jetzt möglich, die riesigen Datenmengen aus einem Scanvorgang zu verarbeiten und zu begutachten. Damit lassen sich diese Daten mit einem Standard-PC interaktiv visualisieren und verändern“, erläutert Art Tevs.

Die Saarbrücker Forscher sind in der Lage, sich wiederholende Strukturen in den erfassten Objekten, etwa von Parkhäusern oder mittelalterlichen Bauten, automatisch zu erkennen und auf ihre wesentlichen Bauteile zu reduzieren. „Damit wird die Datenmenge wesentlich kleiner und kann viel schneller verarbeitet werden“, nennt Tevs als Vorteil. Eine Herausforderung sind auch unvollständige Daten, die entstehen, wenn einzelne Objekte bei der Aufnahme verdeckt sind. „Die von uns entwickelte Software ist in der Lage, solche fehlerhaften Daten zu ergänzen. Wenn beispielsweise eine Gebäudewand gescannt wird und nicht alle Fensterrahmen deutlich zu erkennen sind, überlagern wir mehrere bruchstückhaft erfasste Rahmen und erhöhen dadurch deutlich die Bildqualität“, erklärt Art Tevs.

Die neue Software kann aber auch Muster in den erfassten Objekten erkennen. Diese Information nutzen die Forscher, um sie in leichter Abwandlung virtuell neu aufzubauen: „Wir können die Struktur und Einzelheiten der aufgenommenen Bauteile analysieren und daraus einen virtuellen Bauplan dieser Objekte herleiten“, erläutert der Forscher, der auch am Exzellenzcluster der Universität des Saarlandes beteiligt ist. Anhand von dreidimensionalen Abbildungen gescannter Gebäude zeigen die Saarbrücker Informatiker, wie diese verändert oder erweitert werden können.

Hintergrund

Der Exzellenzcluster „Multimodal Computing and Interaction“ in Saarbrücken wird seit 2007 im Rahmen der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern gefördert. Dort wird erforscht, wie man multimodale Informationen wie Texte, Audiodateien, Videos und Bilder noch effizienter organisieren, verstehen und durchsuchen kann. Neben der Universität des Saarlandes sind am Exzellenzcluster das Max-Planck-Institut für Informatik, das Max-Planck-Institut für Softwaresysteme und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz beteiligt.

Fragen beantworten:

Art Tevs
Max-Planck Institut fur Informatik
tevs@mpi-inf.mpg.de
Tel +49 681 9325-419
Michael Wand
Exzellencluster der Universität des Saarlandes
mwand@mpi-inf.mpg.de
Tel. +49 681 9325-408
Friederike Meyer zu Tittingdorf
Tel. 0681 / 302-3610
Mobil 0151 / 11 37 16 32
Tel: 0511 / 89 49 70 22 (Cebit-Messestand)
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