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Materialien: Zwischen Wahrnehmung und Realität

Mensch und Maschine nehmen Materialien unterschiedlich wahr. Ein EU-finanziertes Projekt untersuchte folgerichtig die Wahrnehmung von Materialien, um elektronische Deskriptoren verbessern zu können.
Materialien: Zwischen Wahrnehmung und Realität
Die menschliche Wahrnehmung ist subjektiv und kann zwischen den einzelnen Individuen sehr verschieden ausfallen. Vor diesem Hintergrund bemühte sich das EU-finanzierte Vorhaben "Perceptual analysis and simulation of real-world materials appearance" (PASIMA) darum, die Art und Weise, wie Menschen unterschiedliche Materialien wahrnehmen, zu erforschen.

Angesichts der Komplexität der Materialien konzentrierte sich das innerhalb des Siebten EU-Rahmenprogramms (RP7) finanzierte Projekt auf der strukturellen Darstellung der Oberfläche, deren Beleuchtung und von der Sicht abhängige Effekte. Zu Untersuchungszwecken analysierte PASIMA die Materialien unter Einsatz der bidirektionalen Reflektanzverteilungsfunktion (bi-directional reflectance distribution function, BRDF) und der bidirektionalen Texturierungsfunktion (bi-directional texture function, BTF).

Das Projekt erkundete, wie die Wahrnehmung der Erscheinung des Materials im Verhältnis zu mathematischen Eigenschaften steht. PASIMA führte psychische und physische Experimente zur Erforschung der visuellen Wahrnehmungen zu einer breiten Palette an glatten Materialerscheinungsbildern sowie dazu durch, wie die Menschen auf realistische Wiedergaben ebener Materialstellen reagierten.

Die Projektmitglieder verglichen außerdem die Leistung der menschlichen Probanden mit der von mehreren strukturellen Standarddeskriptoren. Überdies untersuchte PASIMA die menschliche Wahrnehmungsempfindlichkeit bei verschiedenen Stufen der Umgebungsbeleuchtung realistischer Stimuli, dargestellt durch mehrere BTF-Datensätze.

In der zweiten Projektphase gestaltete man Erfassungs- und Verarbeitungsverfahren aus, um komplexe, die Beleuchtung betreffende und sichtabhängige BRDF- und BTF-Datensätze zu meistern. Dazu zählte ein neuartiges Verfahren zum Ausgleich von Ausrichtungsfehlern bei Materialien und Erfassungsebenen, um die Ungenauigkeit der Standard-BTF-Ansätze zu korrigieren.

Die PASIMA-Resultate werden das Aufkommen genauerer BTF- und BRDF-Verfahren fördern, die außerdem weniger Speicherplatz und Prozesskapazität erfordern. So wird die Materialbeschreibungstechnologie endlich aus dem Labor in die Hände von Fachleuten gelangen.

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