3D-Gesichtsrekonstruktion: Der Weg zu einer präzisen, schnellen und zugänglichen mobilen Lösung

Unternehmen müssen stets einen Schritt voraus sein, um in jeder Zeit und in jeder Branche wettbewerbsfähig zu bleiben. In unserem Fall stellt die präzise, schnelle und leicht zugängliche 3D-Gesichtsrekonstruktion eine innovative Technologie dar, die Unternehmen einen entscheidenden Vorteil gegenüber ihren Mitbewerbern verschafft. Durch den Einsatz modernster Scan-Technologien und Algorithmen können Unternehmen die 3D-Gesichtsrekonstruktion nutzen, um zahlreiche bahnbrechende Vorteile zu erschließen – wie Individualisierung und Personalisierung, virtuelles Anprobieren und Anpassen, verbesserte Sicherheitsmaßnahmen und vieles mehr. In der heutigen Wettbewerbslandschaft, in der Personalisierung, Effizienz und Kundenerlebnisse von zentraler Bedeutung sind, ist die präzise, schnelle und einfache 3D-Gesichtsrekonstruktion der Schlüssel, um neue Chancen zu erschließen und den geschäftlichen Erfolg voranzutreiben.

Bei tsukat erkennen wir die entscheidende Rolle, die zuverlässige Technologieprodukte für den Betrieb unserer Kundinnen spielen. Um sicherzustellen, dass wir nur die außergewöhnlichsten und vertrauenswürdigsten Lösungen anbieten, führen wir umfassende interne Tests an allen neuen Technologieprodukten durch, bevor wir sie unseren Kundinnen zur Verfügung stellen. Dieser sorgfältige Test- und Bewertungsprozess schafft Vertrauen und ermöglicht es unseren Kund*innen, sich auf ihre Geschäftstätigkeit zu konzentrieren – in dem Wissen, dass sie sich auf die Qualität und Leistung unserer Produkte verlassen können.Dieses Whitepaper dokumentiert unseren Weg aus Versuch und Irrtum zur Verbesserung des 3D-Gesichtsscanning-Prozesses. Unser Schwerpunkt liegt auf den wesentlichen Aspekten der 3D-Gesichtsrekonstruktion – Genauigkeit, Geschwindigkeit und Zugänglichkeit –, die wir in diesem Dokument kurz erörtern.

Was unseren Ansatz besonders macht, ist die Fähigkeit, ein dynamisches menschliches Gesicht mit einem Mobilgerät zu scannen. Letztlich sind wir überzeugt, dass Unternehmen durch den Einsatz modernster Scanning-Techniken, intelligenter Algorithmen und optimierter Workflows ihr Geschäft, ihre Produkte und Dienstleistungen revolutionieren können.

Herausforderung: Präzise 3D-Gesichtsrekonstruktion auf einem Mobilgerät

Die 3D-Objektrekonstruktion ist eine anspruchsvolle Aufgabe, die darin besteht, die räumliche Struktur und das Erscheinungsbild realer Objekte zu erfassen, um eine präzise digitale 3D-Darstellung zu erhalten, die später verändert, betrachtet und geteilt werden kann. Mit den aktuellen Digitalisierungstrends hat dieses Problem große Aufmerksamkeit erlangt – vor allem wegen seiner vielfältigen Anwendungen in Bereichen wie Design und Ingenieurwesen, Architektur, Kunst, Gesundheitswesen, Bildung und vielen mehr.

Unter den verschiedenen Anwendungsgebieten der 3D-Objektrekonstruktion ist das Scannen des menschlichen Gesichts besonders herausfordernd – sowohl in Bezug auf die Komplexität als auch die Vielzahl der Einsatzmöglichkeiten. Eine präzise 3D-Gesichtsrekonstruktion ermöglicht zahlreiche Anwendungen, darunter die Erstellung personalisierter Avatare und Animationen, die chirurgische Planung und das Design von Prothesen sowie virtuelle Anproben von Kleidung oder Make-up.

Moderne Smartphones mit Tiefensensoren haben das Feld des 3D-Scannens revolutioniert, indem sie Portabilität, fortschrittliche Hardware, ausgefeilte Software-Algorithmen und KI-Fortschritte kombinieren. Dadurch wurde der Prozess einem breiteren Publikum zugänglich gemacht – bei gleichzeitig steigender Qualität der Ergebnisse.

Beim Gesichtsscannen treten jedoch spezifische Herausforderungen und Anforderungen auf. Scanning-Verfahren beruhen auf dem Abgleich von Bildern bzw. Punktmengen aus unterschiedlichen Perspektiven. Damit dieser Abgleich präzise ist, muss das Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln stabil bleiben. Daher ist es üblich, das gescannte Objekt zu fixieren und das Gerät darum herum zu bewegen.

Im Gegensatz zu unbelebten Objekten sind Menschen jedoch ständig – bewusst oder unbewusst – in Bewegung. Gesichtsausdrücke, Bewegungen und Artikulationen bringen zusätzliche Komplexität mit sich und machen herkömmliche Ansätze unpraktisch. Darüber hinaus werden Gesichter oft durch Haare oder Accessoires verdeckt, während unterschiedliche Lichtverhältnisse Rauschen in die erfassten Daten einbringen und die Texturqualität beeinträchtigen.

Trotzdem gibt es eine Reihe bestehender Lösungen, um die oben genannten Probleme zu bewältigen und realistische Gesichtsscans zu erstellen. Besonders hervorstach die Bellus3D-Gesichtsscan-Lösung, eine leistungsstarke und benutzerfreundliche Anwendung für iPhones und iPads mit TrueDepth-Kameras. Als Bellus3D den Markt für Gesichtsscans verließ, entstand eine Lücke, die zahlreiche Anwendungsfälle betraf, in denen einfach zu erstellende, aber dennoch präzise Gesichtsscans benötigt wurden. Bestehende Alternativen sind als allgemeine Scan-Apps konzipiert und weder für das Scannen von Menschen ohne externe Hilfe entwickelt, noch bieten sie die erforderliche Textur- und Geometriegenauigkeit des gescannten Objekts.

Daher haben wir uns zum Ziel gesetzt, eine maßgeschneiderte Lösung zu entwickeln, die den spezifischen Anforderungen unserer Partner entspricht, die sich für Gesichtsscan-Funktionalitäten auf Bellus3D verlassen haben.

Unsere Hauptziele bei diesem Vorhaben waren:

1. Höchstmögliche Genauigkeit der Scangeometrie erreichen:
Wir wollten den Scanprozess auf Apple-Geräten mit TrueDepth-Kameras optimieren und gleichzeitig sicherstellen, dass die resultierenden Scans eine außergewöhnliche Präzision bei der Erfassung von Gesichtszügen aufweisen. Zusätzlich wollten wir eine hohe Qualität der Texturdarstellung beibehalten, um eine umfassende und detaillierte 3D-Rekonstruktion zu gewährleisten.

2. Einbeziehung des vorderen Gesichtsbereichs, der Haare und Ohren:
Unsere Lösung sollte nicht nur den vorderen Bereich des Gesichts erfassen, sondern auch umgebende Elemente wie Haare und Ohren. Dieser umfassende Ansatz ermöglicht eine holistischere Darstellung der Gesichtsanatomie einer Person.

3. Benutzerfreundlicher Scanvorgang:
Wir strebten an, einen intuitiven und einfachen Scanprozess zu entwerfen, den Nutzerinnen eigenständig durchführen können. Indem sie das Gerät vor sich halten und den Kopf drehen, wären Nutzerinnen in der Lage, den Scanprozess ohne externe Hilfe durchzuführen – für mehr Komfort und Benutzerfreundlichkeit.

4. On-Device-Verarbeitung in angemessener Zeit:
Um die bestmögliche Nutzererfahrung zu gewährleisten – mit Ergebnissen in Echtzeit oder nahezu Echtzeit – konzentrieren wir uns darauf, die Verarbeitung direkt auf den Scan-Geräten durchzuführen. Insbesondere bei begrenzten Datenübertragungsgeschwindigkeiten oder schwacher Internetqualität sorgt dieser Ansatz für zeitnahes Feedback und minimiert Verzögerungen durch das Senden von Daten an externe Rechenressourcen.

5. Erkennung der Positionen wichtiger Gesichtsmerkmale in 3D (einschließlich Ohren):
Über die allgemeine Gesichtsrekonstruktion hinaus wollten wir Algorithmen entwickeln, die in der Lage sind, wichtige Gesichtsmerkmale präzise zu erkennen und zu positionieren – einschließlich der Ohren. Diese Merkmalsdetektion ermöglicht Anpassungen und weitere Anwendungen, die auf spezifischen Gesichtsattributen basieren.

Durch die Verfolgung dieser Ziele wollten wir eine robuste und zuverlässige Lösung schaffen, die den Anforderungen unserer Partner gerecht wird und herausragende Ergebnisse in Bezug auf Genauigkeit, Zugänglichkeit und Effizienz liefert. Mit unseren F&E-Aktivitäten strebten wir danach, die Grenzen der bestehenden 3D-Gesichtsscantechnologie zu erweitern und Unternehmen mit fortschrittlichen Möglichkeiten für ihre jeweiligen Branchen auszustatten.

Laden Sie dieses Whitepaper herunter, um:

• Einblicke in die innovativen Technologien und Methoden zu gewinnen, die unsere Ingenieurinnen implementiert haben, um unsere Ziele zu erreichen;
• zu erfahren, wie unsere Technologie die Geschäftsabläufe, Produkte und Dienstleistungen revolutionieren kann;
• die unerschütterliche Hingabe unserer Ingenieur*innen im komplexen Entwicklungsprozess zu erleben;
• zu entdecken, wie unsere Lösung Ihrem Unternehmen einen Wettbewerbsvorteil verschaffen kann.

Laden Sie dieses Whitepaper hier.