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Available Bachelor's / Master's Theses

Bachelor's Theses
Interaktive Visualisierung von Moleküloberflächen (BSc)

Im Rahmen dieser Arbeit soll das in [Parulek and Viola, 2012] beschriebene Verfahren zur Visualisierung von Moleküloberflächen implementiert werden. Die Moleküloberflächen werden anhand von Distanzfunktionen als implizite Oberflächen beschrieben. Die Distanzfunktionen sollen mit aktuellen GPU- und GPGPU-Methoden per Ray-Casting ausgewertet und mit Ambient-Occlusion interaktiv dargestellt werden. Entsprechend sollten Sie mit diesen Techniken und den dafür notwendigen Hintergründen (GLSL, CUDA etc.) bereits umfangreich vertraut sein.

Weitere Details: BSc-MSc-Arbeit-Interaktive-Visualisierung-von-Molekueloberflaechen.pdf

Ansprechpartner: Max-Gerd Retzlaff – Paper / Bildquelle: [Parulek and Viola, 2012]

Protein-Visualisierung
Prozedurale Modelle für Glasscherben (BSc)

Innerhalb dieser Arbeit soll ein prozedurales Modell für die Geometrie realistischer Glasscherben entwickelt werden. Um auch zukünftige und noch anspruchsvollere Klassifikatoren bei der Schüttgutsortierung von Glasscherben umfassend evaluieren zu können, müssen realistische Glasbruchstücke in großer Variation beschrieben werden können.

Weitere Details: BSc-MSc-Arbeit-Prozedurale-Modelle-fuer-Glasscherben.pdf (nur innerhalb des KIT-Netzes).

Ansprechpartner: Max-Gerd Retzlaff

Schüttgut: Glasscherben
Accelerating Raytracing with LOD proxy-geometry
Implementierung und Evaluation eines Raytracingverfahrens, das mit Hilfe von vereinfachter Geometrie beschleunigt werden soll.

Kontakt: Florian Simon
RaytracingLOD
Ray Casting of 3D Voronoi-Cells for Fracture Rendering
Implementation of a ray caster for implicitly defined Voronoi fracturing simulations.

Kontakt: Johannes Meng
raycast-voronoi
Real-Time Volume Caustics with Hardware Tessellation
This B.Sc. project focuses on the plausible rendering of volume caustics using beam tracing. Such methods discretize the reflected / refracted light on surfaces into beams. The image contribution of the caustic beams can be then computed by intersecting them with diffuse surfaces (surface caustics) and eye rays in participating media (volume caustics).

Kontakt: Gabor Liktor
 volcaustics
Spektrale Bildsynthese von RGB Texturen
Spektraler Lichttransport kann einige Effekte präziser wiedergeben als gewöhnlicher RGB Transport. Die meisten Texturen liegen allerdings als RGB Daten vor. Diese Arbeit soll das schlecht gestellte Problem lösen, RGB nach spektral zu konvertieren, und dabei einige wünschenswerte Eigenschaften zu erhalten.
Kontakt: Johannes Hanika

 

Beugungslimitiertes Ray Tracing
Echte Kameras haben begrenzte Schärfe, da bei kleineren Aperturen Beugungseffekte für Unschärfe sorgen. Dieser Effekt soll für Pixelfilter beim Ray Tracing simuliert werden. Solide mathematische Grundlage hilfreich.
Kontakt: Johannes Hanika

 

Automatische Korrektur von Chromatischen Aberrationen
Besonders billige Optik in Kameras verursacht oft farbige Ränder um Objektkanten. Ziel dieser Arbeit ist es, existierende Methoden zur Beseitigung dieser Artefakte zu untersuchen und eine automatische Echtzeitkorrektur zu implementieren.
Kontakt: Johannes Hanika

 

Per-Fragment Shadow Maps - vergeben
This thesis will evaluate the advantages of one shadow map per fragment in the context of light cuts. Kontakt: Hauke Rehfeld  
Adaptive Sample-based Visibility Cache
This thesis will create an efficient, adaptive, sample-based Visibility cache. Kontakt: Hauke Rehfeld  
Perfect Visibility Cache
In this thesis you will explore and evaluate the efficient construction and evaluation of visibility caches that can reconstruct front-most scene geometry perfectly by transforming scene geometry into a hierarchical representation of the hemisphere. Kontakt: Hauke Rehfeld  
Extended Visibility Analysis and Geometric Complexity
Explore techniques to assert the complexity and visibility functions of scene geometry and visibility analysis, and the relationship between the two. Kontakt: Hauke Rehfeld  
Level Generation for 3D FPS Games
Create a program that creates good levels for first person shooter games. Kontakt: Hauke Rehfeld  
Everything Real-time, Global Illumination, Visibility and fast Raytracing
If you're interested in any of these topics and have an idea for the thesis or just the general direction you want to explore, feel free to contact me. Kontakt: Hauke Rehfeld  
Ray Tracing Beyond the Surface Area Heuristic
Fast ray tracing hinges on two things: Constructing good acceleration structures and traversing them efficiently. While a lot of work has been spent on how to traverse various acceleration structures on various hardware platforms, recursive top-down construction with the surface area heuristic seems to be the de facto standard for BVHs and k-D trees [2] (though recent work seems to discredit this [3]). This thesis will focus on implementing, evaluating, and extending a more advanced heuristic based on solid angles [1], with the goal of achieving superior ray tracing performance.

Tasks:
  • Numerically solving the heuristic from [1] using MC methods
  • Distributing samples according to actual scene volume/surface area
  • Extensive evaluation

Familiarity with C++ and (basic) CUDA required.

Contact: Florian Simon

References:
Spectroshop taken
One issue in spectral rendering of real-world production scenes is that both emission and reflectance are normally given in RGB representation, but what is actually needed is a proper spectral power distribution (SPD) of those quantities. One approach to fill this need is to use algorithms which automatically synthesize spectra from given input RGB images, but since the problem is heavily under-constrained, the results of automatic conversions can be arbitrarily bad (see topic: "Spektrale Bildsynthese von RGB Texturen").
A different approach is to let artists manually create spectral textures; given the currently available tools, however, this is a tedious task. The goal of this thesis is to implement a spectral image editor which can be used to create and manipulate (e.g. crop, resize, paint, etc.) both spectral surface textures (e.g. diffuse reflectance), as well as environment maps (e.g. emitted radiance). The application should allow:
  • loading/saving/navigating spectral images
  • conversion of RGB images into spectral representation (using e.g. the method from [Smits 1999])
  • painting with spectra of known measured materials
  • visualization of spectral images under different known lighting conditions (e.g. D65 white, black body, etc.)

Familiarity with radiometry, C++, OpenGL, and Qt required..

Kontakt: Thorsten Schmidt
 
Master's Theses
Interaktive Visualisierung von Moleküloberflächen (MSc)

Im Rahmen dieser Arbeit soll das in [Parulek and Viola, 2012] beschriebene Verfahren zur Visualisierung von Moleküloberflächen implementiert werden. Die Moleküloberflächen werden anhand von Distanzfunktionen als implizite Oberflächen beschrieben. Die Distanzfunktionen sollen mit aktuellen GPU- und GPGPU-Methoden per Ray-Casting ausgewertet und mit Ambient-Occlusion interaktiv dargestellt werden. Entsprechend sollten Sie mit diesen Techniken und den dafür notwendigen Hintergründen (GLSL, CUDA etc.) bereits umfangreich vertraut sein.

Weitere Details: BSc-MSc-Arbeit-Interaktive-Visualisierung-von-Molekueloberflaechen.pdf

Ansprechpartner: Max-Gerd Retzlaff  – Paper / Bildquelle: [Parulek and Viola, 2012]

Protein-Visualisierung
Prozedurale Modelle für Glasscherben (MSc)

Innerhalb dieser Arbeit soll ein prozedurales Modell für die Geometrie realistischer Glasscherben entwickelt werden. Um auch zukünftige und noch anspruchsvollere Klassifikatoren bei der Schüttgutsortierung von Glasscherben umfassend evaluieren zu können, müssen realistische Glasbruchstücke in großer Variation beschrieben werden können. Am Ende sollen synthetische Bilder entstehen, die vergleichbar mit den wirklichen Sensordaten des Kamerasystems sind.

Weitere Details: BSc-MSc-Arbeit-Prozedurale-Modelle-fuer-Glasscherben.pdf (nur innerhalb des KIT-Netzes).

Ansprechpartner: Max-Gerd Retzlaff

Schüttgut: Glasscherben
BRDF-aware Acoustic Beam Tracing
Acoustic beam tracing is a way to simulate sound reflections in rooms interactively. However, it typically takes only purely specular reflections into account. This project seeks to extend beam tracing to glossy reflections. This should be achievable by generating one or more reflected beams based on the surface BRDF.

Kontakt: Gregor Mückl
 
Nie wieder Shadingnormalen!
Sogenannte Shadingnormalen helfen, Modelle mit wenigen Polygonen glatt darzustellen. Allerdings sorgen sie für eine Menge Probleme bei der Bildsynthese (nicht-symmetrischer Transport [Veach], Abtastung unter der Oberfläche etc). Diese Arbeit soll einige dieser Nachteile beseitigen, aber die glatte Darstellung nicht opfern. Solide mathematische Grundlage und Versiertheit mit Computeralgebrasystemen hilfreich.
Kontakt: Johannes Hanika

 

Künstlerfreundliches, physik-basiertes Shading
Physik-basiertes Shading stellt Anforderungen an die Darstellung von Oberflächen, und schränkt damit Künstler beim Programmieren von Shadern ein, da Shadinglanguages typischerweise viel mächtiger sind als die Menge der physikalisch sinnvollen BRDFs. Diese Arbeit soll versuchen, beides in Einklang zu bekommen.
Kontakt: Johannes Hanika

 

Zeitliche Interpolation von Beleuchtung in Animationen
Wenn viele Bilder pro Sekunde berechnet werden, wird die Bildsynthese sogar für Offline-Rendering oft zu teuer. Diese Arbeit soll versuchen teure Beleuchtungsberechnungen nur für wenige Frames durchzuführen und für die übrigen zu interpolieren.
Kontakt: Johannes Hanika

 

Schätzung von Oberflächenparametern aus einem RGB-D Bild

Neben der einfachen pixelbasierten Bildbearbeitung bieten viele Anwendungen auch komplexere Operationen wie z.B. inhaltsabhängige Skalierung an, die ein gewisses „Verständnis“
des Bildinhalts voraussetzen. Auch mit dem Wissen über den Lichttransport in einer Szenen können fortgeschrittene Bearbeitungsschritte wie z.B. Materialänderungen realisiert werden. Für die Rekonstruktion und der darauf aufbauenden Manipulation des Lichttransports in einem Digitalbild ist die Kenntnis der Oberflächeneigenschaften eine wichtige Voraussetzung.
Insbesondere muss zwischen diffusen und glänzenden Oberflächen unterschieden werden. Ziel dieser Arbeit ist es, die Eigenschaften sichtbarer Flächen in einem Farbbild mit korrespondierender Tiefenkarte (RGB-D) zu klassifizieren (z.B. diffus/glänzend). Darauf aufbauend sollen die Parameter der, aufgrund der Klassifikation dieser Oberflächen ausgewählten, BRDF-Modelle bestimmt werden.
Je nach Art der Arbeit (Bachelor oder Master) kann der Umfang entsprechend angepasst werden. Interessenten sollten über solide Kenntnisse in einer Programmiersprache (vorzugsweise C++) verfügen und die Grundlagenvorlesung Computergrafik erfolgreich absolviert haben. Kenntnisse im Bereich Computer Vision sind bei diesem Thema hilfreich, allerdings keine Voraussetzung.

Kontakt:Stephan Bergmann