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Gaussian Splatting (GS)

Was ist Gaussian Splatting?

Gaussian Splatting ist eine algorithmische Technik, die 2D-Bilder in 3D-Modelle umwandelt, indem sie Objekte als Cluster von Gaußschen Partikeln (mathematisch definierte Punkte) darstellt. Jedes Partikel enthält Daten zu Position, Farbe und Transparenz, die zusammen ein glattes, interaktives 3D-Bild ergeben.

Was ist 3D-Rekonstruktion?

Unter 3D-Rekonstruktion versteht man den Prozess der Erstellung eines dreidimensionalen Modells eines Objekts oder einer Szene aus 2D-Bildern oder Videos. Diese Technik ist in vielen Branchen unverzichtbar, darunter virtuelle Produktpräsentationen, Architekturvisualisierung und medizinische Anwendungen.

Herkömmliche Methoden wie Photogrammetrie oder Laserscanning sind oft teuer, zeitaufwändig und erfordern spezielle Hardware und Fachkenntnisse. Hier kommt Gaussian Splatting ins Spiel - eine bahnbrechende Technologie, die die 3D-Rekonstruktion schneller, kostengünstiger und leichter zugänglich macht.

point cloud
1. Szene als Punktwolke
2. Szene als abgeschlossenes, webfähiges 3D-Modell

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Prozess

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Datenerfassung

Was wird benötigt?

  • Eine Kamera (Smartphone oder idealerweise eineSpiegelreflex-Kamera).
  • Mehrere Bilder des Objekts aus verschiedenen Blickwinkeln (idealerweise über 100 Bilder) oder Videomaterial.

Tipps für optimale Ergebnisse:

  • Eine gleichmäßige Beleuchtung verhindert Schatten, die den Algorithmus beeinträchtigen könnten.
  • Überlappende Bildwinkel (jedes Foto sollte etwa 60 % des vorherigen Bildes abdecken).
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Algorithmische Verarbeitung

Gaußsche Partikel:

Die Software zerlegt die Bilder in Millionen von winzigen "Klecksen" (Ellipsoiden), die die Position, Farbe und Größe des Objekts darstellen.

Diese Partikel sind mathematisch so angeordnet, dass aus jedem Blickwinkel ein einheitliches 3D-Bild entsteht.


KI-Unterstützung:

Moderne Werkzeuge nutzen maschinelles Lernen, um Fehler in den Bildern (z. B. unscharfe Bereiche) automatisch zu korrigieren.

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Rendering und Interaktion

Visualisierung in Echtzeit:

  • Die Partikel werden in Echtzeit gerendert, sodass Benutzer das Modell drehen, zoomen oder in AR/VR-Umgebungen und virtuelle Ausstellungsräume einbetten können.
  • 3D-Modelle können direkt in Online-Shops oder Websites integriert und mit anderen geteilt werden.

Die Rolle der KI bei der 3D-Rekonstruktion

Die künstliche Intelligenz spielt eine entscheidende Rolle bei der Optimierung des Gaussian Splatting (GS). Moderne Algorithmen können:

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    Fehler korrigieren - Unscharfe oder unvollständige Bilder werden automatisch nachbearbeitet.
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    Partikel optimieren - Die Anordnung von Gauß-Partikeln kann mit Hilfe von maschinellem Lernen optimiert werden, um realistischere Ergebnisse zu erzielen.
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    Rendering in Echtzeit - KI beschleunigt den Rendering-Prozess und macht Modelle sofort interaktiv.

Beispiel:

Ein Architekturbüro nutzt KI-gestützte GS-Tools, um 3D-Modelle von Gebäuden in Echtzeit zu erstellen und den Kunden Projekte live zu präsentieren

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