Fotorealistische Modellierung von Menschen ist in der Computer Grafik von besonderer Bedeutung, da diese allgegenwärtig in Film- und Computerspiel-Produktionen benötigt wird. Heutige Modellierungs-Software vereinfacht das Generieren realistischer Modelle. Hingegen ist das Erstellen realitätsgetreuer Abbilder real existierender Personen nach wie vor eine anspruchsvolle Aufgabe. Die vorliegende Arbeit adressiert die automatische Modellierung von realen Menschen und die Verfolgung ihrer Bewegung. Ein Skinning-basierter Ansatz wurde gewählt, um effizientes Generieren von Animationen zu ermöglichen. Für gesteigerte Realitätstreue wurde eine artefaktfreie Skinning-Funktion um den Einfluss mehrerer kinematischer Gelenke erweitert. Dies ermöglicht eine große Vielfalt an real wirkenden komplexen Bewegungen. Zum Erstellen eines Personen-spezifischen Modells wird hier ein automatischer, datenbasierter Ansatz vorgeschlagen. Als Eingabedaten werden registrierte, geschlossene Beispiel-Meshes verschiedener Posen genutzt. Um bestmöglich die Trainingsdaten zu approximieren, werden in einer Schleife alle Komponenten des Modells optimiert: Vertices, Gelenke und Skinning-Gewichte. Zwecks Tracking von Sequenzen verrauschter und nur teilweise erfasster 3D Rekonstruktionen wird ein markerfreier modelladaptiver Ansatz vorgestellt. Durch die nicht-parametrische Formulierung werden die Gelenke des generischen initialien Tracking-Modells uneingeschränkt optimiert, als auch die Oberfläche frei deformiert und somit individuelle Eigenheiten des Subjekts extrahiert. Integriertes a priori Wissen über die menschliche Gestalt, extrahiert aus Trainingsdaten, gewährleistet realistische Modellanpassungen. Das resultierende Modell mit Animationsparametern ist darauf optimiert, bestmöglich die Eingabe-Sequenz wiederzugeben. Zusammengefasst ermöglichen die vorgestellten Ansätze realitätsgetreues und automatisches Modellieren von Menschen und damit akkurates Tracking aus 3D Daten. / Photorealistic modeling of humans in computer graphics is of special interest because it is required for modern movie- and computer game productions. Modeling realistic human models is relatively simple with current modeling software, but modeling an existing real person in detail is still a very cumbersome task. This dissertation focuses on realistic and automatic modeling as well as tracking human body motion. A skinning based approach is chosen to support efficient realistic animation. For increased realism, an artifact-free skinning function is enhanced to support blending the influence of multiple kinematic joints. As a result, natural appearance is supported for a wide range of complex motions. To setup a subject-specific model, an automatic and data-driven optimization framework is introduced. Registered, watertight example meshes of different poses are used as input. Using an efficient loop, all components of the animatable model are optimized to closely resemble the training data: vertices, kinematic joints and skinning weights. For the purpose of tracking sequences of noisy, partial 3D observations, a markerless motion capture method with simultaneous detailed model adaptation is proposed. The non-parametric formulation supports free-form deformation of the model’s shape as well as unconstrained adaptation of the kinematic joints, thereby allowing to extract individual peculiarities of the captured subject. Integrated a-prior knowledge on human shape and pose, extracted from training data, ensures that the adapted models maintain a natural and realistic appearance. The result is an animatable model adapted to the captured subject as well as a sequence of animation parameters, faithfully resembling the input data. Altogether, the presented approaches provide realistic and automatic modeling of human characters accurately resembling sequences of 3D input data.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/21583 |
| Date | 28 November 2019 |
| Creators | Fechteler, Philipp |
| Contributors | Reulke, Ralf, Eisert, Peter, Alexa, Marc |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY 3.0 DE) Namensnennung 3.0 Deutschland, http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/ |
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