Γεώργιος Παπαϊωάννου, ΙΕΕΕ, ACM, SIGGRAPH member, georgep@di.uoa.gr

Θεοχάρης Θεοχάρης, theotheo@di.uoa.grΕργαστήριο Γραφικών

Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών Πανεπιστημίου Αθηνών

Σχετικές Εργασίες:

• “On the Automatic Assemblage of Arbitrary Broken Solid Artefacts”, G. PAPAIOANNOU, E. A. KARABASSI, Image & Vision Computing, Elsevier, 21(5), pp. 401-412, 2003. 

• “Reconstruction of Three-dimensional Objects through Matching of their Parts”, G. PAPAIOANNOU, E. A. KARABASSI, T. THEOHARIS, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 24(1), pp.114-124, 2002.

• “Virtual Archaeologist: Assembling the Past”, G. PAPAIOANNOU, E. A. KARABASSI, T. THEOHARIS, IEEE Computer Graphics and Applications, 21(2), pp. 53-59, 2001. 

• “A Texture Controller”, G. PAPAIOANNOU, T. THEOHARIS, A. BOEHM, The Visual Computer, Springer-Verlag, 14(10), pp 488-496, 1998.

• “Fast Fragment Assemblage Using Boundary Line and Surface Matching”, G. PAPAIOANNOU, T. THEOHARIS, Proc. IEEE ICPR/ACVA - Applications of Computer Vision in Archaeology 2003 proceedings.

• “Segmentation and Surface Characterization of Arbitrary 3D Meshes for Object Reconstruction and Recognition”, G. PAPAIOANNOU, E. A. KARABASSI, T. THEOHARIS, Proc. IEEE International Conference on Pattern Recognition ‘2000, 2000, pp. 734-737.

• “Automatic Reconstruction of Archaeological Finds - A Graphics Approach”, G. PAPAIOANNOU, E. A. KARABASSI, T. THEOHARIS, Proc. 4th International Conference on Computer Graphics and Artificial Intelligence (3IA' 2000), Limoges, France, pp117-125, 2000. 

Το Πρόβλημα

Στην ανασύσταση αρχαιοτήτων συχνά προκύπτει η ανάγκη της ταυτοποίησης συμπληρωματικών στερεών θραυσμάτων και συναρμολόγησης από αυτά μεγαλύτερων τμημάτων. Ο εντοπισμός των κατάλληλων τμημάτων και ο παρεμβατικός πειραματισμός για τη σωστή γεωμετρική συναρμολόγηση των αρχαιολογικών ευρημάτων από αυτά, αποτελεί σημαντικό πρόβλημα για τον αρχαιολόγο, ειδικά δε όταν τα θραύσματα είναι πολυάριθμα, ογκώδη ή εύθραυστα. Το πρόβλημα της ανασύστασης μπορεί να θεωρηθεί ως ένα γενικευμένο τρισδιάστατο παζλ στο οποίο ο αριθμός και το σχήμα των επιμέρους τμημάτων και των ανακατασκευασμένων αντικειμένων δεν είναι δεδομένα και πολλά τμήματα ενδεχομένως λείπουν ή έχουν υποστεί αλλοιώσεις.

Αυτοματοποιημένο Σύστημα Εικονικής Ανακατασκευής Αρχαιοτήτων

Αντιμετώπιση

Επινοήθηκε μια γενική μεθοδολογία ανακατασκευής στερεών θραυσμάτων οποιουδήποτε σχήματος και πολυπλοκότητας η οποία υλοποιήθηκε στο σύστημα εικονικής ανασύστασης αρχαιοτήτων “Virtual Archaeologist”. Η προτεινόμενη μέθοδος δέχεται ως είσοδο τα ψηφιοποιημένα τρισδιάστατα στερεά τμήματα, υπολογίζει τη γεωμετρική εφαρμογή μεταξύ τους και εξάγει μια ομαδοποίηση των τμημάτων σε ανακατασκευασμένα αντικείμενα καθώς και τις προτεινόμενες θέσεις των τμημάτων, έτσι ώστε να εφαρμόζουν μεταξύ τους. Η επίλυση της ανακατασκευής βασίζεται στη γεωμετρία των θραυσμάτων αλλά μπορεί να αξιοποιήσει και επιπρόσθετες πληροφορίες, αν υπάρχουν, όπως η υφή του υλικού και χαρακτηριστικά γνωρίσματα των τμημάτων.

Το Σύστημα

Στάδιο 1. Αυτόματη Προεπεξεργασία Μοντέλων• Κατάτμηση μοντέλων θραυσμάτων σε αδρές επιφάνειες• Υπολογισμός τραχύτητας επιφανειών• Μαρκάρισμα πιθανά σπασμένων πλευρών και εξαγωγή 3D περιγραμμάτων επιφανειών

Στάδιο 2. Σύγκριση Θραυσμάτων κατά Ζεύγη

• Σύγκριση των περιγραμμάτων των επιφανειών και υπολογισμός βέλτιστων κοινών τμημάτων

• Κλείδωμα των αντίστοιχων επιφανειών στο χώρο ώστε να συμπίπτουν τα κοινά τμήματα περιγραμμάτων

• Γεωμετρική μέτρηση και βελτιστοποίηση σφάλματος εφαρμογής μεταξύ επιφανειών (ντετερμινιστική βελτιστοποίηση σχετικής τοποθέτησης κομματιών)

Στάδιο 3. Γεωμετρική Συναρμολόγηση

• Σύνδεση όλων των κομματιών με βάση τους βέλτιστους συνδυασμούς (στάδιο 2)

• Γεωμετρική συναρμολόγηση (τοποθέτηση θραυσμάτων)

• Real-time διαδραστική αναδιάταξη αποτελέσματος