Ähnlichkeitssuche durch Gestaltcharakterisierung auf 3D Datenbanken

• Antragsteller: Professor Dr. Daniel Keim
• Fachliche Zuordnung: Sicherheit und Verlässlichkeit, Betriebs-, Kommunikations- und verteilte Systeme
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5457126

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In diesem Projekt wurden automatische und interaktive Methoden zur Ähnlichkeitssuchanfrage und Organisation von 3D-Modellen anhand inhaltsbasierter Beschreibungen untersucht und neu entwickelt. Der Hintergrund bestand darin, In großen Beständen von 3D-Modellen, z.B. den im Internet verfügbaren VRML-Daten, oder In Industriellen Modelldatenbanken, basierend auf einer Suchanfrage die ähnlichsten Modelle aufzufinden und diese, dem Anwender geeignet, zugänglich zu machen. Im Rahmen des Projekts konnte, parallel zum sprunghaft angestiegenen Internationalen Fachinteresse am Thema 3D-Suchmaschinen, eine Menge an neuartigen Suchalgorithmen in der AG Prof. Saupe entwickelt und In eine am Lehrstuhl Prof. Keim realisierte experimentelle 3D-Suchmaschlne Integriert werden. Basierend auf dieser Plattform konnten Effizienz und Effektivität von aktuellen 3D-Suchverfahren untersucht werden und dadurch ein Beitrag zur fachlichen Diskussion einer Vielzahl an konkurrierenden 3D-Suchverfahren geleistet werden. Weitere wichtige Ergebnisse sind Beiträge zur Suchmaschinenarchitektur, Indem gezeigt werden konnte, wie multiple Merkmalsextraktoren durch geeignete statische und dynamische Verfahren zu einer die Qualität der Anfrageergebnisse erhöhenden Kombination genutzt werden können. Zur Beschleunigung der Anfragebearbeitung konnte eine neue kombinationsbasierte Indexstruktur für 3D (und allgemeine Multimedia) Datenbanken entwickelt werden. Darüber hinaus wurden Fortschritte auf Selten der Suchmaschinen- Benutzerschnittstelle erzielt, welche die inhaltsbasierte Organisation und Suche in sehr großen Datenbanken unterstützen. Die Ergebnisse des Projekts wurden In einer Reihe von Veröffentlichungen auf Internationalen Fachtagungen, sowie Vorträgen, dokumentiert. Wesentliche Ergebnisse, die Im Fortsetzungsjahr erzielt wurden, bestehen zum einen im Vorschlag von automatischen Verfahren zur unüberwachten Schätzung der Diskriminierungskraft unterschiedlicher Merkmalsvektoren. Systematische Ergebnisse wurden außerdem zur bereits begonnen Arbeit der Kombination von Merkmalsvektoren erzielt. Diese Ergebnisse sind u.a. in den von den Projektmitarbeitern Tobias Schreck und Benjamin Bustos verfassten Dissertationen dokumentiert. Die Ergebnisse wurden teilweise auf weitere Datentypen generalisiert. Durch den rasanten technischen Fortschritt bei der Akquisition, Verarbeitung und Speicherung von 3D-Modellen kann ein großer Bedarf an automatischen und Interaktiven Verfahren zu deren Management identifiziert werden. Die Hauptanwendungen liegen in der Unterstützung von industriellen Konstruktions- und Designprozessen durch Wiederverwendung bereits vorhandener 3DModelldatenbanken; sowie in Multimedia-Suchmaschinen der nächsten Generation und In der Virtual Reality Domäne. In Zusammenarbeit mit zwei Kooperationspartnern aus der Industrie konnten unsere Retrievalmethoden auf mehreren industriellen CAD Datenbanken untersucht werden. Die Ergebnisse hieraus sind durchweg positiv und eine prinzipielle Integration in kommerzielle Tools ist denkbar. Die Ergebnisse dieses Projekts haben interessante, Erfolg versprechende weltergehende Fragestellungen aufgeworfen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Feature-based Similarity Search in 3D Object Databases, ACM Computing Sun/eys (CSUR), Vol. 37, No. 4, pp. 345-387, Association For Computing Machinery, 2005.
  B. Bustos, D. Keim, D. Saupe, T. Schreck, D. Vranic
  
• An Experimental Effectiveness Comparison of Methods for 3D Similarity Search, International Journal on Digital Libraries, Special, Vol. 6, No. 1. pp. 39-54, Springer, 2006.
  B. Bustos, D. Keim, D. Saupe, T. Schreck, D. Vranic
  
• Index structures for similarity search in multimedia databases. Ph.D. thesis. Department of Computer and Infonnation Science, University of Konstanz, Germany. 2006
  Benjamin Bustos
  
• Visual Feature Space Analysis for Unsupervised Effectiveness Estimation and Feature Engineering, IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME'2006). Toronto, Canada, July 9-12, 2006.
  T. Schreck, D. Keim, C. Panse
  
• A New Metaphor for Projection-Based Visual Analysis and Data Exploration, IS&T/SPIE Conference on Visualization and Data Analysis (VDA 2007), January 28th - February 1st, 2007, San Jose, California.
  T. Schreck, C. Panse
  
• Content-Based 3D Object Retrieval. IEEE Computer Graphics and Applications, Special Issue on 3D Documents (CG&A), Vol. 27, No. 4, P. 22-27, July/August 2007.
  B. Bustos, D. Keim, D. Saupe, T. Schreck
  
• Effective Retrieval and Visual Analysis in Multimedia Databases. PhD Thesis, University of Konstanz, Germany, 2007. Submission: 9/12/2006, Defense: 12/15/2006, Publication: 04/04/2007.
  T. Schreck
  
• Foundations of 3D Digital Libraries: Current Approaches and Urgent Research Challenges. In D. Castelli and E. Fox (Editors): Proceedings ofthe First Internattonal Workshop on Digital Libraries Foundations (DLF1), Vancouver, British'Columbia, Canada, June 23, 2007. DELOS Network of Excellence on Digital Libraries, 2007.
  B. Bustos, D. Fellner, S. Havemann, D. Keim, D. Saupe, and T. Schreck
  
• Methods and User Interfaces for Effective Retrieval in 3D Databases (in German). Datenbank- Spektrum - Zeitschrift fuer Datenbank Technologie und Information Retrieval, Heft 20, Februar 2007, S. 23-32, dpunkt Verlag.
  B. Bustos, D. Keim, D. Saupe, T. Schreck, and A. Tatu