A major obstacle to the wider use of 3D object reconstruction and modeling is the extent of manual intervention needed. Such interventions are currently massive and exist throughout every phase of a 3D reconstruction project: collection of images, image management, establishment of sensor position and image orientation, extracting the geometric detail describing an object, merging geometric, texture and semantic data. This work aims to develop a solution for automated documentation of archaeological pottery, which also leads to a more complete 3D model out of multiple fragments. Generally the 3D reconstruction of arbitrary objects from their fragments can be regarded as a 3D puzzle. In order to solve it we identified the following main tasks: 3D data acquisition, orientation of the object, classification of the object and reconstruction. 3D acquisition with respect to archaeological requirements is described by four different methods, designed for the recording of fragments, complete vessels, profile sections and color. The range and pictorial information of the objects is the input for further classification and reconstruction. In the so-called documentation step the processing of the recorded data leads to orientation and the profile sections. The following classification step produces a systematic view and order of the material recorded and identifies possible candidates for subsequent fragment assembling. Reconstruction of pottery refers not only to the reconstruction of a pot from its fragments, but also to the reconstruction of a pot or fragment out of its profile section. This thesis describes a complete system for automated documentation and reconstruction of archaeological pottery. The main contributions are 3D scanning of pottery, pairwise registration of views, a scheme for automatic classification of pottery, and an approach for solving 3D jigsaw puzzles of fragmented surfaces. In order to evaluate the system, experiments and results are given on both synthetic and real data. The selected approaches are cross-checked with the associated archaeologists.
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dc.description.abstract
Die Verbreitung von Methoden zur 3D-Objekt-Rekonstruktion und Modellierung wird durch zeitraubende, manuelle Eingriffe in den Rekonstruktionsprozess eingeschraenkt. In jeder Phase der 3D-Rekonstruktion sind solche Eingriffe notwendig: Bildaufnahme, Bildbearbeitung, Bildorientierung, Be-rechnung von Geometriedaten, Registrierung und Objektrekonstruktion. Bei archaeologischen Ausgrabungen werden eine grosse Anzahl von Bruchstuecken archaeologischer Gefaesse gefunden. Die Funde werden fotografiert, vermessen, gezeichnet und anschliessend katalogisiert. Dieser Vorgang ist sehr zeitraubend und arbeitsaufwendig. Das Ziel dieser Dissertation ist ein System zur automatischen Dokumentation und Rekonstruktion archaeologischer Gefaesse. Die Hauptteile befassen sich mit der 3D-Aufnahme von Tonwaren, der paarweisen Registrierung von Objektansichten, einem Schema zur automatischen Klassifizierung und einer Methode zur Objektrekonstruktion aus Bruchstuecken. Vier verschiedene Verfahren zur Aufnahme von Bruchstuecken, Ganzgefaessen, Profillinien und Farbe werden detailliert dargestellt. Sie wurden in Bezug auf archaeologische Anforderungen ausgewaehlt. Die ermittelte 2D- und 3D-Bildinformation ist die Grundlage fuer den darauf folgenden Klassifikations- und Rekonstruktionsprozess. In der Dokumentationsstufe werden die Orientierung und die Profillinien der Objekte berechnet. Darauf folgt die Phase der Klassifikation. Diese liefert einen systematischen Ueberblick ueber das aufgenommene Material und identifiziert die passenden Fragmente fuer den Zusammenbau des Ganzgefaesses. Den praesentierten Ergebnissen wurden reale und synthetische Daten zu Grunde gelegt.
