Open3DCity

 Posted by on 2011/03/23 at 18:01
 

Dieses Projekt wurde im Rahmen meiner Diplomarbeit “Collaborative Reconstruction of 3D City Models” am Lehrstuhl Informatik 8 der RWTH Aachen begonnen. Ziel ist die Entwicklung einer Software zur realistischen Rekonstruktion der Stadt Aachen als virtuelles 3D Modell. Dazu sollen viele Menschen gleichzeitig am Modell arbeiten. Luftbilder aus verschiedenen Perspektiven und Grundrisse vom Katasteramt helfen beim modellieren. Fertige Gebäude werden automatisch texturiert.

Die Software versucht die Anforderungen in Bezug auf Hardware und Kenntnisse der Nutzer möglichst gering zu halten um die potentielle Zahl der Nutzer möglich groß zu halten. Für komplexe Gebäude wie etwa den Aachener Dom ist die Software daher ungeeignet. Es geht darum den großen Teil einfacheren Gebäude der Stadt zu modellieren, Sehenswürdigkeiten sollten später von externen Programmen importiert werden.

Eckdaten:

  • Umfang: 25.000 Zeilen
  • Client Platform: Linux, Windows und MacOS (C++ / OpenGL / Qt)
  • Server Platform: Apache mit PHP und MySQL
  • Status: Projekt abgeschlossen im August 2011
  • Website: http://open3dcity.org/

Features:

  • Gebäude werden als Overlay über schrägen Luftbilder modelliert.
  • Gebäude setzen sich aus einfachen geometrischen Primitiven zusammen, den sogenannten Blöcke.
  • Blöcke werden mit Hilfe der boolschen Operationen Union und Subtract zu einem Dreiecksmesh kombiniert. Dazu wird die Bibliothek CGAL benutzt.
  • Die Notwendigkeit einer Triangulierung der Faces wird vor dem Nutzer verborgen.
  • Alle Modellierungsaufgaben wurden auf 1D oder 2D Operationen reduziert. Notwendige 3D Operationen wurden in mehrere Operationen aufgeteilt.
  • Nutzung von kalibrierten Luftbildern aus verschiedenen Perspektiven um die 3D Position von Vertices exakt zu bestimmen. Der sogenannte Epipolar-Constraint hilft dabei.
  • Als zusätzliche Referenz für den Nutzer dienen Grundrisse vom Katasteramt.
  • Fertig modellierte Gebäude werden mit Hilfe der Luftbilder automatisch texturiert.
  • Für die Innenstadt von Aachen werden 274 Luftbilder verwendet. Jedes Bild hat 39 Megapixel, insgesamt handelt es sich um 15.9 GB Texturdaten (als PNG). Die Texturdaten werden daher mittels Virtual Texturing vom Server gestreamt. Die S3TC/DXT komprimierte virtuelle Textur hat inklusive Mipmaps eine Größe von 12 GB.
  • Die Geometriedaten werden ebenfalls vom Server gestreamt.

Screenshots: