Institut für Visual Computing gegründet

3D-Bilder generieren und verstehen

Januar 2009

Marc Pollefeys ist seit 2007 Professor am Departement Informatik und führt dort die Computer Vision and Geometry Group. Im Dezember 2008 wurde er zum Leiter des am Departement Informatik neu gegründeten Institut für Visual Computing ernannt. Ein Interview mit Katja Abrahams.

Sie sind der Leiter des neuen Instituts für Visual Computing. Aus welchem Grunde wurde dieses gegründet und welche Forschungsgruppen umfasst es?

Das neue Institut vereint die Bereiche Computer Vision und Computergraphik, zwei Forschungsgebiete, die schon seit längerem am Departement Informatik unabhängig von einander bestehen und deren Zusammenarbeit sich über die Jahre immer mehr intensiviert hat. Mit der Auflösung des Instituts für Wissenschaftliches Rechnen (ICOS) im Herbst 2008, dem auch die Bereiche Computergraphik und Computer Vision untergeordnet waren, war der richtige Zeitpunkt für die Gründung dieses neuen Instituts gekommen.

Es umfasst das Computer Graphics Laboratory (CGL) unter Leitung von Prof. Markus Gross, die Applied Geometry Group (AGG), angeführt von Prof. Mark Pauly, beide aus dem Bereich Computergraphik, sowie mein Computer Vision and Geometry Laboratory (CVG). Darüber hinaus werden wir mit anderen Gruppen innerhalb des Departements zusammen arbeiten, z.B. dem Machine Learning Laboratory, geleitet von Prof. Joachim Buhmann.

Was ist der Unterschied zwischen den Forschungsgebieten Computer Vision und Computergraphik?

Diese beiden Forschungsgebiete haben sich unabhängig von einander entwickelt, ergänzen sich jedoch perfekt. In der Computer Vision, was man in etwa mit “Computer-Sehvermögen” übersetzen kann, macht man Aufnahmen von Gegenständen, Strassenszenen und anderen Ereignissen in unserer Umgebung, analysiert diese mit Hilfe des Computers und generiert Modelle, die beschreiben, was auf den Bildern zu sehen ist. Es kann sich dabei um 3D-Modelle handeln, die die erkannten geometrischen Formen wieder geben, andere Modelle können auch Bewegungen und Informationen zur Deutung des Bildes enthalten. Die grösste Herausforderung in der Computer Vision ist die Komplexität der realen Welt. Für den Computer ist es äusserst schwierig, Objekte zu erkennen und nachzubilden, da er sich, anders als der Mensch, nicht auf aus Erfahrung Gelerntes stützen kann.

In der Computergraphik bedient man sich dieser Modelle, um digitale Bilder zu generieren. Prof. Mark Pauly und seine Gruppe etwa beschäftigen sich mit den 3D-Modellen aus unserer Gruppe, um zu ergründen, wie sich geometrische Figuren verformen lassen und wie diese „gerendert“, d.h. in das zur Darstellung benötigte Dateiformat konvertiert werden können. Viele Anwendungen, z.B. in Medizin und Robotik benötigen Techniken aus der Computer Vision und aus der Computergraphik.

Wird sich der Lehrplan durch die Gründung des Instituts ändern?

In der Lehre sind wir der Gründung des neuen Instituts einen Schritt voraus. Es gibt schon seit einigen Jahren eine Spezialisierungsrichtung “Visual Computing” im Masterprogramm, die Computer Vision, Computergraphik und Maschinelles Lernen vereint. Das Kursangebot werden wir noch ausbauen. Ausserdem bieten wir interessante Semester- und Masterarbeiten an, die sich sowohl an Informatikstudierende als auch an Studierende vom D-ITET und vom D-MAVT richten. Einer meiner Masterstudenten, der ein Leistungsstipendium im Rahmen des Excellence Scholarship & Opportunity Program erhalten hat, arbeitet an PIXHAWK, einem Projekt zur Entwicklung von Prototyp und Plattform eines Mikro-Helikopters. Zurzeit sind wir auf der Suche nach weiteren Studierenden, um ein interdisziplinäres Team für PIXHAWK auf die Beine zu stellen. Bei PIXHAWK geht es darum, Methoden aus dem Bereich Computer Vision auf Mikroflugzeuge anzuwenden, sowohl zum Fliegen als auch bei der Bildverarbeitung an Bord. Unser Hubschrauber wird sogar an internationalen „Micro Air Vehicle“-Meisterschaften teilnehmen.

Wird es eine Zusammenarbeit mit anderen Departementen der ETH und Partnern aus der Industrie geben?

Wir haben ein gemeinsames europäisches Forschungsprojekt mit Prof. Roland Siegwart vom D-MAVT über voll autonome Mikroflugzeuge, und ich gehe davon aus, dass wir auch mit dem Computer Vision Laboratory am D-ITET zusammenarbeiten werden. Auch das Computer Graphics Laboratory (CGL) von Prof. Markus Gross kooperiert mit anderen Departementen. In einem weiteren Forschungsprojekt mit der University of North Carolina at Chapel Hill und Honda R&D, statten wir Hondas humanoiden Roboter ASIMO mit Computer Vision-Technologie aus, damit er sich in seiner Umgebung selbständig bewegen und agieren kann. Neben gemeinsamen Projekten mit Microsoft, Nokia und Nvidia arbeiten CVG and CGL auch beide mit dem ETH spin-off LiberoVision zusammen. Natürlich wird es auch eine enge Zusammenarbeit mit dem Disney Research Lab hier an der ETH geben, das zurzeit seine Mitarbeiter rekrutiert.

Sind Sie wunschlos glücklich oder gibt es noch Verbesserungspotenzial für das Institut für Visional Computing?

Im Augenblick sind die einzelnen Gruppen leider auf zwei verschiedene Gebäude verteilt. Die Computergraphik ist im IFW am Haldenegg untergebracht, der Bereich Computer Vision, fünf Gehminuten entfernt im CAB in der Universitätstrasse. Wir hätten gerne ein gemeinsames Versuchslabor, in dem wir uns auch Ausrüstung, wie z.B. Computer, Kameras und Projektoren teilen können. Dies würde auch den Austausch zwischen den Forschern der einzelnen Gruppen erleichtern. Im CAB haben wir momentan leider keine geeigneten Räumlichkeiten und hoffen natürlich, dass sich dies bald ändert.

Gruppen innerhalb des Instituts für Visual Computing

Computer Vision and Geometry Laboratory (CVG): http://www.cvg.ethz.ch

Computer Graphics Laboratory (CGL): http://graphics.ethz.ch

Applied Geometry Group (AGG): http://www.agg.ethz.ch

PIXHAWK Micro Air Vehicle Computer Vision Platform: http://www.pixhawk.ethz.ch