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Fig. 3. Oversampling: Markierung der entropieärmsten Punkte
Modellierung
Simplere Modellierungsoperationen wie Skalieren und Rotieren sind den
äquivalenten Methoden auf vernetzten Strukturen sehr ähnlich und können beinahe
analog auch auf Punktmengen - unter Wegfallen des Vernetzungsaufwandes - genutzt
werden.
Darstellung von Punktwolken durch Splatting
Wie bereits gezeigt, lassen sich durch das Durchführen von Berechnungen alleine auf
Punktwolken anstatt auf polygonisierten Gittermodellen enorme Einsparungen von
Rechenzeit innerhalb der Vorverarbeitung erzielen. Anwendungen die diese Technik
nutzen, gelangen schlussendlich jedoch trotzdem am Ende sämtlicher Manipulationen
an den Punkt, an dem das Objekt ausgegeben werden soll, sei dies auf einem
Bildschirm, einer Fräsmaschine oder einem sonstigen Ausgabegerät. In diesem letzten
Schritt muss das Modell dann schließlich noch für die Ausgabe aufbereitet werden.
Hier liegt es nahe, zumindest den auszugebenden Ausschnitt des Objektes in ein
Polygon- bzw. Dreiecksnetz umzuwandeln. Zum einen bietet dies Vorteile, da die
Verwendung von Polygonmodellen die übliche Methode der Wahl im 3D-Bereich ist;
es existieren dafür schon zahlreiche Algorithmen und, wie zuvor erwähnt, werden von
nahezu jeder Grafikhardware Routinen zur Ausgabe von Polygonen bereitgestellt.
Zum anderen existierten bisher auch noch keine brauchbaren Ansätze, mit denen man
das Problem der Umwandlung in Polygone zur Ausgabe im letzten Schritt umgehen
könnte. Nicht zuletzt aufgrund der intensiveren Tätigkeiten in den letzten Jahren auf
diesem Gebiet entstand ein neuer Ansatz um die Ausgabe eines Objektes direkt nur
aus dem Punktwolkendatensatz durchführen zu können. Ein viel versprechender
Ansatz ist das Splatting [1, 4]. Diese Methode wurde von einer Forschergruppe an
der ETH Zürich entwickelt; es existiert dazu eine Implementierung in Software und
prinzipiell kann das Splatting auch durch Hardware unterstützt werden.
Es kann hiermit ein Algorithmus angegeben werden, der eine qualitativ
hochwertige und präzise Ausgabe des Bildschirmpuffers liefert. Im Folgenden sollen
die vier wesentlichen Schritte dieses Algorithmus erläutert werden. Ausgangspunkt
dafür soll eine Punktwolke sein, in der neben den Koordinaten der Punkte lediglich
die zu dem Punkt gehörende Farbinformation im RGB-Modell und die Normale
angegeben ist. Es sind hierbei keine Informationen bezüglich der Nachbarschaften der
einzelnen Punkte erforderlich. Auch muss nicht im voraus festgestellt werden, welche
Punkte welcher Ebene des Objektes zugehören. Grundsätzlich soll hier zwischen dem
Objektraum und dem Bildschirmraum unterschieden werden. Der Objektraum
bezeichnet die abstrakte interne Repräsentation des Objektes als Punktwolke. Mit
Bildschirmraum wird die Darstellung des Objektes im Frame Buffer der Grafikkarte
o.ä. bezeichnet.
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