Реферат

В последние годы на быстро растущем рынке фотограмметрических дешевых систем резко возросло число приложений для фотограмметрии. Кроме карт и планов, современные системы обеспечивают пользователю также и 3D модели. В то же время, WWW позволяет предоставлять эти модели всемирной аудитории.

Есть несколько методов, доступных, для публикации 3D–моделей, чтобы читатель мог просмотреть их и в 3D. Тем не менее, большинство из них требуют специальных устройств, как стереоскопы, поляризационные очки и т.д. Один из самых дешевых методов анаглиф–изображение, которое может быть просмотрено с красными и зелеными фильтрами перед глазами читателя. В этой статье мы хотим показать дешевые способы производства черно–белых, а также цветные и анимированные анаглиф–изображения.

ВВЕДЕНИЕ

Рынок фотограмметрического аппаратного и программного обеспечения развивается все более быстрыми темпами в течение последних десятилетий. Одной из основных причин этого является персональный компьютер, который, с одной стороны стал доступным для большинства людей и, с другой стороны может выполнять задачи, о которых мы не могли мечтать около десяти лет назад. В то время, фотограмметрические решения, как, например, расслоения корректировки или цифровая фотограмметрия, были ограничены исключительно дорогими рабочими станциями.

На сегодняшний день, большинство этих задач могут быть обработаны с помощью современных ПК. Следовательно, это делает фотограмметрию доступной и для таких областей, как археология, где из–за ограниченного бюджета фотограмметрия , как правило, применяется только в престижных проектах. Кроме карт и планов, эти современные системы обеспечивают пользователю также с возможность создания 3D–моделей. Они стали очень популярными в последние годы. Они позволяют ученым создавать виртуальные фотореалистичные 3D–копии записанных структур, которые могут быть рассмотрены и исследованы из любой точки зрения. Однако, эти модели всегда изображены в 2D, будь то экран компьютера или страницы в публикации. Это снижает качество 3D–моделей для двумерных изображений. К настоящему времени лишь несколько решений доступны для решения этой проблемы. Большинство из них могут быть применены только с помощью цифрового мультимедиа и экрана компьютера в то время как только очень немногие из них могут быть использованы для печатных изданий. В данной работе мы хотим сосредоточиться на одном из этих методов, которые мы считаем, по–прежнему одним из самых дешевых способов для 3D–просмотра, как для производителя, так и для зрителя – анаглиф–изображения.

1. Стереоскопическое зрение и виртуальное стерео

В связи с расстоянием между глазами человека, два изображения,которые будут восприниматься глазами, должны быть различными. Основная, для любого стереоскопического зрения, оценка это различия точек зрения. Физиологическое значение для восприятия различия глубин, которое фотограмметристы называют стереоскопическим параллаксом (Нинг Цянь, 1997). Способность к обнаружению различий глубин уменьшается в квадратичной зависимости к расстоянию от наблюдателя до объекта. Его мощность очень высокая для объекта, находящегося близко к наблюдателю. Пространственное воображение может быть получено, когда изображения отображаются отдельно для соответствующих человеческий глаз (слева – справа). Они должны выполнить требования естественного просмотра. Перспективная проекция с параллельным просмотром направления и изображением представлены на рис.1.

Рисунок 1 – Принцип стереоскопического просмотра и неравенства (параллаксы точек) в изображениях

Это условие называется "нормальным случаем стерео–фотограмметрии". Принцип обнаружения глубины различий правильный и для такого рода изображения: расширение стерео–базы и расширение изображения может увеличить стереоскопическое воображение. Если объект действительно существующий изображения могут быть представлены как 2 фотографии. Но объекты виртуальной реальности для фотореалистичной визуализации могут быть также получены искусственно с использованием тех же идей: перспективные изображения, параллельные направления и отношение базы расстояние до объекта, которое находится в окружности значения 1:30. Многие программные пакеты оказания поддерживают настройки камеры и восприятие стерео изображения.

2. Системы просмотра сереоскопии

Если два изображения были произведены с использованием правил для нормального случая, перекрытые области изображения можно просматривать в 3D. Левый глаз просматривает левое изображение, а правый – правое. Это можно сделать также без дополнительных устройств, если два изображения лежат рядом друг с другом. Однако, это не очень удобно так как направление обзора обоих глаз должно быть параллельно (как если бы велось наблюдение за объектами на дальнем расстоянии), тогда как размещение изображений должно быть сделано на коротком расстоянии. Это требует определенной практики.

Есть несколько объектов, которые делают стереоскопический просмотр гораздо комфортнее. Если используется стереоскоп, лучи света от обоих изображений параллельны его линзам. Поэтому глаза могут иметь параллельное направление просмотра и приспособиться к далекому расстоянию. В зависимости от размера изображений, меньшие линзы или карманные стереоскопы или больше зеркальные стереоскопы могут быть использованы. Преимуществом этого метода является то, что изображения легко опубликовать. Кроме того, можно просматривать цвет изображения. Недостаток заключается в том, что каждый зритель нуждается в стереоскопе. В смешанном изображении, таком как фотографии стереопары ставятся вместе в одно изображение. Просмотр изображений в этом случае удобен для глаз. Однако, обе части смешанного изображения должны быть разделены. Обычно это делается путем фильтрации света попадающего на глаза зрителя, используя очки. Если оба изображения просматриваются без фильтров, зритель получит размытую картинку вместо стереоскопического впечатления. Смешанные изображения могут быть получены различными способами:

Они могут быть отделены друг от поляризационным методом. Здесь, оба изображения стереопары проецируются с использованием поляризационных фильтров. Это фильтры, противоположной полярности, расположены спереди левого и правого проекторов. Зритель одевает очки с соответствующими фильтрами. Хотя просмотр поляризованных 3D–моделей очень удобен основной недостаток заключается в том, что они не могут быть напечатаны. также к недостаткам можно отнести и специальное дорогостоящее оборудование.

Второй метод – использование генератора стерео–изображений. Если 3D–модель просматривается на экране компьютера, то образы стереопары показываются переменно, оба изображения мелькают со скоростью более 25 Гц. Здесь, для просмотра зрителю необходимы очки с жидкокристаллическими линзами. Они синхронизируются с компьютером по инфракрасному порту. Сигналы заставляют работать очки показывая то левое, то правое изображение. Таким образом, каждый глаз видит только изображение предназначены для него. Недостатком этой системы еще раз заключается в необходимости среды и устройства.

Другая возможность состоит в анаглифических системах. Здесь, слева изображение отображается в красных тонах и правое – в синих (или зеленых) или используется проектор с красным и голубым (или зеленым) фильтром. Если зритель смотрит на смешанные изображения через голубой фильтр, расположенный перед его правым глазом и красный фильтр перед левым глазом, каждый цвет изображения фильтруется. Это результат стереоскопического зрения, где каждая часть стереопары рассматривается только соответствующим глазом. Преимуществом этого метода является то, что анаглифы могут быть перенесены на все виды средств массовой информации. Кроме того, устройства для просмотра очень дешевы. Недостаток заключается в ограниченной возможностью просмотра цветной 3D–модели и в значительной потери света.

3. Обработка изображений, цветныее анаглифы и анимированные GIF

Любое программное обеспечение предназначенное для обработки изображений может легко производить анаглиф–изображения. Оба изображения должны быть загружены, преобразуются в оттенки серого и обратно в режим цвета RGB. Тогда фокус в том, чтобы удалить красный канал правого изображения и заменить его на красный канал левого изображения простыми операциями «вырезать и вставить». После небольшой корректировки параллакса, чтобы получить лучший вид глубины, результат – анаглиф исходной стерео пары. В принципе также цветные фотографии могут быть преобразованы в анаглифы тем же путем.

Но существуют некоторые проблемы. Цвета кроме красного, синего и зеленого пройдя через оба фильтра и успешно сочетаются в 3–D изображение, например, белый, желтый, коричневый, золото, бронза, серебро. Полный красный, зеленый и синий создают глубокие тени из–за отказа от просмотра их противоположным фильтром Другая возможность состоит в анимированном анаглифе. Здесь необходимо программное обеспечение для создания анимации. Этот метод лучше всего объяснить на примере. В 1998 году мы сделали 3D–модели Тесей–храма в Вене с использованием "недорогого" оборудования и программного обеспечения. Храм был записан с помощью простых любительских камер и "3x3 правил". Для моделирования использован, PhotoModeler ®, разработанный и распространенный EOS Systems, Ванкувер, Канада. После этого Храм был в детализирован, данные были экспортированы в 3D Studio Max. После этого было увеличено количество кадров в 2 раза и половина из них преобразована в синие тона, а остальные в красные.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Есть несколько методов, доступных, для публикации 3D–моделей, таким образом, что читатель может просмотреть их и в 3D. Однако, большинство из них требуют специальных устройств,таких как стереоскопы, поляризационные очки и т.д. Тем не менее один из дешевых методов анаглиф–изображение, которое может быть рассмотрено с красным и зеленым фильтрами перед глазами читателя. Он может использоваться со всеми видами средств массовой информации и легко быть произведен на ПК с помощью программного обеспечения обработки изображений. В то же время, World Wide Web позволяет публиковать эти модели. Поэтому мы считаем, что анаглиф – хороший способ посмотреть на 3D–объекты, даже сегодня.

ЛИТЕРАТУРА

Нинг Цянь 1997: Вычислительная нейронаука с акцентом на стереовидение, анализ движения, и стерео интеграции; визуальная психофизика. Бинокулярное неравенство и восприятия глубины. 18:359–68 Нейрон, 1997