Paradigmenwechsel in der Bildverarbeitung

Zwar sei die dreidimensionale Rekonstruktion von Szenerien, die auf Fotografien basieren, nicht neu, erklärt Changil Kim, der Hauptautor der soeben veröffentlichten Publikation. «Diese war jedoch bislang ineffizient.» Für Bilder mit ein bis zwei Megapixeln hätten die Berechnungen bis zu Stunden dauern können, erzählt der Doktorand. Mit seinem neu entwickeltem Algorithmus dauere derselbe Prozess für ein 21-Megapixel-Bild nun weniger als zehn Minuten.

Der Grund für diese Effizienzsteigerung ist ein Paradigmenwechsel bei der Berechnung. Bisher wurden die ursprünglichen Bildinformationen in einem ersten Schritt vereinfacht, damit die limitierten Berechnungsmodelle damit umgehen konnten. Aus einzelnen Pixeln wurden Pixelwolken. Dabei gingen Bildinformationen verloren, was sich am Ende zum Beispiel an der fehlenden Schärfe von Objektkonturen zeigte.

Mit Kims Algorithmus hingegen werden in einem ersten Schritt sämtliche Bildinformationen verarbeitet. Das ist möglich, weil nicht mit Pixelaggregaten gerechnet wird, sondern mit einzelnen, voneinander unabhängigen Pixeln. Mit solch parallelisierten Pixel-für-Pixel-Berechnungen kommen Grafikkarten wesentlich besser zurecht. Die Rekonstruktion der Bilder gelingt schneller, und dies ohne wertvolle Bildinformationen und scharfe Konturen zu verlieren. Die ersten Erfahrungen mit der neuen Rekonstruktionstechnik sind vielversprechend und wurden soeben auf der SIGGRAPH präsentiert, der grössten internationalen Konferenz für Computergrafik in Kalifornien.

Kim ist überzeugt: «Herkömmliche Algorithmen zur Bildrekonstruktion können mit den technologischen Fortschritten beim Film nicht mehr mithalten.» Technologien wie Full HD produzierten heute hochauflösende Bilder, für deren Verarbeitung effizientere Algorithmen nötig seien. Kim und seine Kollegen plädieren deshalb in der aktuellen Publikation für ein Überdenken bisheriger Methoden zur Bildverarbeitung. Davon könnte man in Zukunft nicht nur beim Film profitieren, sondern auch bei der Herstellung von Computerspielen oder bei der Visualisierungen in Architektur, Archäologie und Kunst.