Bildprädiktion zur Erhöhung der Bildfolgerate für computergenerierte Bildsequenzen auf Basis von Kalman Filterung

Das Hauptaugenmerk dieser Dissertationsschrift ist es eine Alternative zur Erhöhung der Bildrate für Computer generierte Bildsequenzen, anhand von Bildprädiktion, zu zeigen. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung neuer Prädiktionsmethoden für die Vorhersage von computergenerierten Bildern. Anhand der durch die Prädiktion gewonnenen Bilder kann die Bildfolgerate für computergenerierte Bildsequenzen erhöht werden, ohne zuvor dargestellte Bilder wiederholen zu müssen. Weiterhin kann hierdurch eine erhebliche Verringerung der Latenzzeit des Gesamtsystems erzielt werden. Für die Prädiktion der Bilder wird auf Informationen der Rendering-Pipeline zurückgegriffen, so dass eine deutliche Abgrenzung zu den Verfahren der Videotechnik (zur Erhöhung der Bildrate) erzielt wird. Die Dissertationsschrift liefert drei neue Algorithmen zur Bildprädiktion, so dass auf Basis der Informationen eines computergenerierten Bildes, des entsprechenden Z-Buffers und den Kameraparametern das folgende Bild vorhergesagt werden kann. Durch Einfügen der prädizierten Bilder hinter die entsprechenden computergenerierten Bilder, wird die Bildfolgerate der Anwendungen verdoppelt ohne zuvor dargestellte Bilder zu wiederholen. Hierdurch ergeben sich für den Anwender keine störenden Einflüsse, da das Prädiktionsergebnis direkt nach dem von der Rendering-Pipeline erzeugten Bild ohne eine zusätzliche Verzögerung, hervorgerufen durch die Aufnahme nachfolgender Daten, ausgegeben werden kann. Die Vorhersagen der zur Prädiktion benötigten Daten werden bei den hier neu entwickelten Algorithmen mit Hilfe von Kalman Filtern erzeugt. Hierzu wird im Rahmen dieser Arbeit ein neues innovatives Verfahren vorgestellt, das es ermöglicht, die Bewegungen und Formänderungen von Objekten einer Szene auf Grund der entsprechenden Objekttransformationsmatrizen der Objekte zu prädizieren. Zur Korrektur von Aufdeckungsartefakten werden weiterhin zwei neuartige und originelle Verfahren, das adaptive Median Filter (AMF) und das adaptive zirkulare Median Filter (ACMF), die auf der Verwendung von gewichteten Median Filtern basieren, vorgestellt.