Visualisierung von gigantischen 3D-Daten auf Heim-PC

Am Forschungsstand des Saarlandes zur diesjährigen CeBIT 2009 stellten Forscher des Max-Planck-Institutes für Informatik und der Universität Tübingen eine neue Software zur Visualisierung von gigantischen 3D Daten an einem normalen Heim-PC vor.

In den vergangen Jahren hat sich die Arbeit von Architekten und Landschaftsplaner stark gewandelt. Heute arbeiten sie nicht mehr am Zeichenbrett sondern am Computer. Besonders bei Renovierungen ist es von großem Vorteil, wenn die Architekten das zu renovierende Objekt komplett als 3D Modell auf dem Computer vorliegen haben. Um dies zu realisieren werden von den Gebäuden meist 3D Scans gemacht.

Bei einem 3D Scan tastet üblicherweise ein Laser Strahl den Gegenstand ab und ermittelt einzelne Punkte. Daraus entstehen sogenannten Punktwolken. Diese Punktwolken werden sehr schnell sehr groß und überschreiten nicht selten die 60GB Grenze. Das Problem von derartigen Datenmengen ist, dass sie nicht in den RAM eines herkömmlichen Heim-PCs passen und die Grafikkarte mit der Datenmenge auch komplett überfordert wäre.

Aus diesem Grund haben die Forscher jetzt eine Software entwickelt, die eine Visualisierung dieser Datenmengen in Echtzeit auf einem Heim-PC ermöglicht. Eine derartige Software ist nach angaben der Forscher zur Zeit einzigartig.

Die Software steht kostenlos zum Download bereit und steht unter der GPL. Im Moment bin ich noch auf der Suche nach 3D-Daten für die Software, so wie es aussieht stellt zum Beispiel das ikg-Hannover(Institut für Kartographie und Geoinformatik) welche zur Verfügung. Jedoch ist hier eine vorherige Registrierung nötig.

Bei der Software handelt es sich vielmehr um einen Editor als um eine reine Darstellungssoftware. Mit ihm können die 3D Daten direkt bearbeitet werden. Leider ist er im Moment nur für Windows verfügbar, aber wie ich am Stand erfahren durfte wird an einer Linux Version gearbeitet. Der Editor basiert auf QT4 und sollte somit relativ leicht zu portieren gehen. Durch das Unterstützen von Modulen sollte eine recht einfache Erweiterung der Editors ohne Probleme durchgeführt werden könne.

Zur Repräsentation der Daten wird eine spezielle Datenstruktur mit dem Namen Octree verwendet. Bei dieser wird die 3D Welt oder das 3D Objekt in eine Art virtuellen Würfel gelegt. Dieser Würfel wird in acht Unterwürfel zerlegt, welche dann wiederum in acht Unterwürfel zerlegt werden. Dieser Vorgang kann beliebig oft wiederholte werden. Der Trick bei der Sache ist jedoch, dass nur der Inhalt der Würfel angezeigt und geladen wird, die auch auf dem Monitor sichtbar sind. Weiterhin ist das 3D Objekt im größten Würfel nur sehr grob dargestellt. Was jedoch ausreicht, weil dort sehr kleine Details so wie so nicht erkannt werden können. Wird nun der Zoom vergrößert, so werden nur noch einzelne Unterwürfel angezeigt, welche jedoch immer detailreicher 3D Informationen beinhalten.

Dieses Verfahren ist an sich nicht neu und wird schon seit Jahren in 3D Spielen eingesetzt. Der Unterschied zu einem Computer Spiel ist jedoch, dass die 3D Daten nicht direkt im Speicher liegen, sondern dynamisch zur Laufzeit aus einer Datei bzw. Dateien gelesen werden.

Mit der Software wurde auch gleichzeitig noch die Möglichkeit gezeigt wie Symmetrien in Objekten erkannt werden können. Durch dieses Verfahren können zum Beispiel Teile eines Gebäude, wie Fenster oder ähnliches, die durch beim 3D Scan nicht 100%ig erfasst wurden durch die Software ergänzt werden. Gleichzeitig ist auch auch möglich gewisse Symmetrien in Gebäuden zu erkennen. Weiterhin können somit auch Strukturen von zum Beispiel Gebäuden weiter verfeinert werden.

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