Efficient acquisition, representation and rendering of light fields

Abstract

In this thesis we discuss the representation of three-dimensional scenes using image data (image-based rendering), and more precisely the so-called light field approach. We start with an up-to-date survey on previous work in this young field of research. Then we propose a light field representation based on image data and additional per-pixel depth values. This enables us to reconstruct arbitrary views of the scene in an efficient way and with high quality. Furtermore, we can use the same representation to determine optimal reference views during the acquisition of a light field. We further present the so-called free form parameterization, which allows for a relatively free placement of reference views. Finally, we demonstrate a prototype of the Lumi-Shelf system, which acquires, transmits, and renders the light field of a dynamic scene at multiple frames per second.

Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Repräsentierung dreidimensionaler Szenen durch Bilddaten (engl. image-based rendering, deutsch bildbasierte Bildsynthese), speziell mit dem Ansatz des sog. Lichtfelds. Nach einem aktuellen Überblick über bisherige Arbeiten in diesem jungen Forschungsgebiet stellen wir eine Datenrepräsentation vor, die auf Bilddaten mit zusätzlichen Tiefenwerten basiert. Damit sind wir in der Lage, beliebige Ansichten der Szene effizient und in hoher Qualität zu rekonstruieren sowie die optimalen Referenz-Ansichten bei der Akquisition eines Lichtfelds zu bestimmen. Weiterhin präsentieren wir die sog. Freiform-Parametrisierung, die eine relativ freie Anordnung der Referenz-Ansichten erlaubt. Abschließend demonstrieren wir einen Prototyp des Lumishelf-Systems, welches die Aufnahme, Übertragung und Darstellung des Lichtfeldes einer dynamischen Szene mit mehreren Bildern pro Sekunde ermöglicht.