Title: 3d Captcha - obfuscated rendering
Language: English
Authors: Druml, Alex 
Qualification level: Diploma
Keywords: Verschleierungstechnik; 3d; Captcha; Wahrnehmung; Wahrnehmungsstudie; 3d Modelle; Rendering
obfuscated rendering; 3d; captcha; perception; perceptual study; 3d models; rendering
Advisor: Wimmer, Michael
Issue Date: 2013
Number of Pages: 89
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Aufgrund des steigenden Bedarfs an 3D Modellen für interaktive Anwendungen, benötigen 3D Modelldatenbanken hochqualitative Metadaten um Usern effektive Explorations- und Retrievalfunktionen zu ermöglichen.
Das damit verbundene Annotierungsproblem, welches dem Generieren von jenen Metadaten entspricht, stellt für automatische Systeme weiterhin ein offenes Problem dar. Menschen hingegen sind in der Lage diese Aufgabe mit minimalem kognitivem Aufwand zu bewältigen. Im Zuge dieser Arbeit wird ein Framework präsentiert, das diese menschlichen Fähigkeiten zur Annotierung von 3D Modellen nützt. Inspiriert durch den reCAPTCHA Ansatz wird dabei der Annotierungsprozess durch Integration in eine CAPTCHA Challenge ausgelagert um damit gleichzeitig automatische Systeme von Menschen zu unterscheiden. Automatisierte Angriffe auf das System werden verhindert, indem die Objekte in einer verschleierten Form dargestellt werden, sodass sie lediglich für Menschen erkennbar sind. In dieser Arbeit wird eine neue Renderingmethode vorgestellt, die eine verschleierte Repräsentation einer animierten Szene mit 3D Objekten ermöglicht. Die Grundidee dieses Ansatzes ist die auffälligen Geometriemerkmale der Objekte darzustellen. Diese Idee wird durch lokales Anzeigen der Objektoberfläche erweitert um genauere Annotationen zu ermöglichen. Zur Evaluierung des Ansatzes wurde eine Anwenderstudie durchgeführt um die Grenzen der menschlichen Objektwahrnehmung zu testen. Damit wird gleichzeitig eine Testmethodik vorgestellt, die es erlaubt den Schwierigkeitsgrad der Verschleierung (obfuscation) zu bestimmen und ermöglicht somit auch die Definition eines Grenzwertes in Abhängigkeit der Wahrnehmungsgrenzen. Da eine Erhebung über alle möglichen Kombinationen von technischen Parametern mit den verfügbaren Ressourcen unvereinbar ist, werden relevante Parameter auf Basis von wahrnehmungsbezogene Parameter ausgewählt, die gleichzeitig als Dimensionen für die Evaluierung herangezogen werden. Somit wird mit dieser Diplomarbeit ein Verfahren vorgestellt, das auf die Verschleierung (obfuscation) von animierten Szenen mit statischen 3D Objekten spezialisiert ist. In diesem Kontext wird eine Evaluierungsmethode zur Bestimmung der Wahrnehmungsgrenzen präsentiert.

Motivated by the increasing demand of 3D models for interactive applications, 3D model databases require high quality metadata to provide effective retrieval and exploration possibilities. The generation of such metadata is still an open problem for automated systems, whereas humans are able to process this task with minimal cognitive effort. In this thesis, we present a framework to utilize a human workforce to generate meaningful annotations. Inspired by the general purpose aspect of the reCAPTCHA approach, the concept of outsourcing is achieved by integrating the task into a CAPTCHA challenge, i.e. a challenge for telling humans and automated systems apart. To protect the system against automated attacks, the 3D models are presented in an obfuscated manner such that they are only recognizable for humans.
In this work a new rendering approach is proposed that provides an obfuscated representation of an animated scene containing 3D objects.
The basic principle of the obfuscation approach is to capture the salient geometry features of the objects. New methods are introduced to reveal additional features of the object surface texture, allowing the user to provide more specific annotations. A user study was conducted to evaluate the approach presented with regard to the limits of human object recognition abilities. A test procedure is presented that allows to determine the degree of difficulty and, consequently, the definition of a difficulty threshold to implement human perceptual limits. To avoid testing all possible parameter combinations, two perception-related dimensions are introduced in the user evaluation to select relevant technical parameters.
Therefore, a method that is specialized on the obfuscation of animated scenes containing static 3D models is shown, and, in addition, a method to determine the perceptual limits of object recognition in this context is proposed.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-74947
http://hdl.handle.net/20.500.12708/13228
Library ID: AC10775159
Organisation: E186 - Institut für Computergraphik und Algorithmen 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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