Beleuchtungsmodelle

In diesem Praktikumsversuch werden physikalische und geometrische Aspekte der Reflektion von Licht an realen Objektoberflächen untersucht. Davon ausgehend werden Verfahren vorgestellt, welche die 3D-Rekonstruktion von Oberflächen ermöglichen. Reflektion kann in zwei Kategorien eingeteilt werden, nämlich diffuse und spiegelnde Reflektion.

Die diffuse Reflektion tritt bei rauhen und matt erscheinenden Oberflächen auf. Es werden die Modelle zur Beschreibung diffuser Reflektion vorgestellt. Es zeigt sich, daß von der Helligkeit im Bild auf die Raumorientierung des dazugehörigen Oberflächenelements geschlossen werden kann. In dem sogenannten "Shape from Shading" Verfahren werden die einzelnen Elemente zu der kompletten Oberfläche zusammengesetzt, womit das Objekt dreidimensional rekonstruiert ist.

Im Gegensatz dazu müssen bei der spiegelnden Reflektion andere Modelle zugrunde gelegt werden. Eine Einsicht in die physikalischen Vorgänge ist nötig, um auftretende Polarisationseffekte zu verstehen. Die Analyse dieser Polarisationseffekte ermöglicht z.B. die Eliminierung von Glanzlichtern, wie sie auf glänzenden Oberflächen vorkommen können, was für viele praktische Aufgaben in der Bildverarbeitung wichtig sein kann. Auch für die spiegelnde Reflektion werden Möglichkeiten der 3D-Rekonstruktion vorgestellt.

Dieser Versuch geht der Frage nach: "Welche Information hält reflektiertes Licht über das reflektierende Objekt bereit?", und ist somit von fundamentaler Bedeutung zum Verständnis des Prozesses "Computer Sehen".