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Zusammenfassung
( AEnglischA )

Image-based rendering techniques have proven to be a powerful

alternative to traditional polygon-based computer graphics.

This thesis presents a novel light field rendering technique

which performs per-pixel depth correction of rays for

high-quality light field reconstruction. The technique stores

combined RGB and depth values in a parabolic 2D texture for

every light field sample being acquired at discrete positions

in a uniform spherical setup. Image synthesis is implemented on

the graphics processing unit within a customized fragment program which extracts the

correct image information from adjacent cameras for each

fragment by applying per-pixel depth correction of rays.

This dissertation demonstrates that the presented image-based

rendering technique provides a significant improvement compared

to previous approaches. Two different rendering implementations

are explained which make use of the uniform parametrization to

minimize disparity problems and ensure full six degrees of

freedom for virtual view synthesis. While one rendering

algorithm implements an iterative refinement approach for

rendering light fields with per-pixel depth correction, the

other approach employs a raycaster which provides superior

rendering quality at moderate frame rates.

Graphics processing unit based per-fragment depth correction of rays, used in both

implementations, helps reducing ghosting artifacts to a non

noticeable amount and provides a rendering technique that

performs without exhaustive pre-processing for 3D object

reconstruction.

The presented light field techniques open up for the

implementation of efficient and flexible rendering approaches.

This work presents an efficient level of detail rendering

approach for light fields and introduces a flexible rendering

technique for remote access to light field representation in a

web-based client-server application.

For the acquisition of spherical light fields with per-pixel

depth a new acquisition system is presented which makes use of

recent advances in 3D sensor technology to acquire combined RGB

and depth images directly.

Zusammenfassung
( ADeutschA )

Kurze Inhaltszusammenfassung in einer weiteren Sprache (deutsch)

Bildbasierte Renderingmethoden haben sich in der Vergangenheit

als effiziente Alternative zu traditionellen Renderingmethoden

auf Polygonbasis erwiesen. Diese Doktorarbeit präsentiert

eine neue Lichtfeld-Renderingmethode die unter Ausnutzung von

pro Pixel Tiefenwerten eine hochqualitative Bildsynthese in

Echtzeit ermöglicht. Für einen diskreten Satz an

gleichmässig auf der Oberfläche einer Kugelrepräsentation

angeordneter Samplepositionen speichert die Technik kombinierte

RGB und Tiefenwerte in einer gemeinsamen parabolischen Textur.

Die Bildsynthese erfolgt auf dem Grafikprozessor und ist in einem

angepassten Fragment Program umgesetzt, das zur Bestimmung der

Fragment Farbe korrekte Bildinformationen aus benachbarten

Samplepositionen extrahiert.

Im Vergleich zu denen in der Vergangenheit vorgestellten

Lichtfeldverfahren stellt die in dieser Arbeit präsentierte

Technik eine signifikante Verbesserung dar. Es werden zwei

unterschiedliche Renderingverfahren dargestellt, die beide die

gleichmässige Samplingstruktur nutzen, um

Disparitätsprobleme zu vermeiden und virtuelle Ansichten mit

sechs Freiheitsgraden zu ermöglichen. Während das eine der

Verfahren einen iterativen Ansatz zum Rendering von

Lichtfeldern mit Tiefenkorrektur implementiert, verfolgt das

andere einen Raycasting Ansatz und erzielt im Vergleich zum

erst genannten Verfahren deutlich bessere Ergebnisse. Mit Hilfe

der in beiden Verfahren zur Anwendung kommenden pro Pixel

Tiefenkorrektur werden bei gleichzeitigem Verzicht auf

umfangreiche Geometrieverarbeitung Ghosting Artefakte

signifikant reduziert.

Die präsentierten Lichtfeld-Renderingverfahren ermöglichen

die Umsetzung weiterer effizienter und flexibler

Renderingmethoden. Diese Doktorarbeit demonstriert einen

effizienten Level of Detail Ansatz für die Synthese von

Lichtfeldern und stellt ein neues flexibles Verfahren für den

Remote Zugriff auf Lichtfeldrepräsentationen auf Basis einer

Web basierten Client-Server Anwendung dar.

Für die Akquisition sphärischer Lichtfelder wird im Rahmen

dieser Arbeit ein Verfahren vorgestellt, das neueste 3D

Sensorsysteme nutzt, um kombinierte Farb- und Tiefendaten direkt

zu akquirieren.

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