Объемные фотографии: Объемные изображения

Объемные изображения

Обзор доступных техник и технологий

Если от этой чехарды палочек и звездочек у вас просто рябит в глазах — расслабьтесь. С некоторой вероятностью вы увидите, что вертикальные палочки и звездочки парят над экраном или хотя бы одни из них (палочки или звездочки) парят над другими. Опыт рассматривания «чудесных картинок» очень поможет в этом деле. А если опыта нет — тренируйтесь. Нужно заставить глаза смотреть за плоскость (или перед ней) так, чтобы левый и правый глаза «скосились» и на одном и том же воспринимаемом ими месте видели на самом деле разные (по действительному расположению в пространстве) элементы. То есть если первый столбец для левого глаза будет восприниматься на том же месте, что и второй (третий и т. д. или наоборот) для правого, вы, скорее всего, увидите то, чего нет. Склонные к созерцанию могут заметить подобный эффект необычного объема на длинных панельных многоэтажках или сидениях стадионов.

Тем, кто хочет узнать об объемном видении, можно читать дальше. Никакой магии, видение в смысле видения глазами (обычными и даже в очках).

Восприятие объемных предметов основано на том, что у нас два глаза и наш мозг «привык» сводить данные с двух «видеокамер» в одну картинку, учитывающую то, что предметы видятся несколько под разными углами и потому сами картинки чуть отличаются.

Простейшую объемную фотографию сделать просто. Снимите одно и то же два раза, глядя на объект через видоискатель сначала правым глазом, а затем левым. Соблюдайте следующие правила:
предмет съемки должен находится там, где мы обычно видим предметы объемными (грубо говоря маленькие предметы на маленьком расстоянии, большие на большем, но даже горы с 1 км объемными не увидишь, к примеру, человека лучше снимать с 3-5 метров),
смещение камеры должно быть близким к расстоянию между глазами (а вот для съемки гор базу можно и увеличить, вот только на стереопаре горы будут «уменьшены»),
ваше смещение относительно предмета должно строго соответствовать линии между зрачками ваших глаз при разглядывании предмета и его готового стереоснимка (грубо говоря, вдоль горизонтали, если вы ровно стоите или сидите, а не лежите на боку).

После сделайте пару фотографий и расположите их рядом. (Как приведенные выше снимки фотокамеры.) Левый глаз и камера, снимавшая левый вид, почти не видит фонарь подсветки фокусировки, а правый глаз и его камера видят. Так же правый вид воспринимается более коротким. В таких искажениях и деталях и кроется стереоэффект. Натренированные глаза без особого труда метров с 2 совместят два снимка в один и, не обращая внимания на боковые виды, в центре увидят объемную камеру Canon 300D. (Фотографию вверху лучше уменьшить, чтобы не отходить от монитора и разглядывать, поместив между видами перегородку из непрозрачного материала, можно взять и стереоочки из комплекта цифровых камер Pentax).

Подобная техника широко используется в различных приложениях. К примеру, по двум снимкам одного и того же горного склона, сделанным с интервалом в год, и «сведенным» глазами в одно изображение можно заметить те участки склона, которые за это время сместились, они выпадут из «плоской» картинки в глубину или будут «мешать» сведению видов в один.

Хороший обзор эффектов объемного видения можно найти на сайте http://leonids.ru/. В приведенных там отрывках из книги Я.И. Перельмана есть и упоминание о таком интересном способе создания иллюзии объема, как быстрое чередование картинки для левого и правого глаза. Смотрите, что получилось:

Наиболее простой способ (для восприятия зрителей) создания искусственного стереоэффекта — подача изображений каждому глазу отдельно. Можно это делать с помощью маленьких очков-телекамер, применения пар поляризационных фильтров (как в кинотеатрах). Но технологически проще техника Анаглифии. О том, что это такое здесь. Из обычной стереопары нужно сделать такую пару, чтобы через цветные очки (разные цвета фильтров для разных глаз) каждый глаз видел только предназначенное ему изображение. Предположим, что левый снимок должен видеть только левый глаз и светофильтр на левом глазу красный (а на правом сине-зеленый). Красный светофильтр пропускает красные лучи, а дополнительные к красному цвета видятся «черными». Поэтому синее или зеленое изображение будет восприниматься как обычная фотография. А вот изображение «нарисованное красным цветом» через красный фильтр будет неконтрастным-невидимым, ведь красное и белое видятся через красный фильтр «белым» и «темных» деталей там нет. Аналогично и для правого глаза с синим или зеленым фильтром видимое изображение будет красным, а невидимое, «нарисованным» синим или зеленым цветом. В photoshop сделать такие изображения просто. В левой картинке (ее рассматриваем через красный фильтр) удалим зеленый и синий каналы так, чтобы они стали «белыми», то есть зальем их белой краской или сотрем белым ластиком. А в правой (ее рассматриваем через сине-зеленый фильтр) удалим (заменим на белый) красный канал (и через красный фильтр левого глаза картинка станет невидимой — в красном канале все бело, а два других цвета через красный фильтр не проходят). Получим цветную пару:

Сведем каналы в одно изображение. Для этого можно перетянуть недостающие каналы из одного изображения в другое, либо наложить картинку на картинку новым слоем с половинной прозрачностью для верхнего слоя. Затем сведем слои и настроим уровни (контраст и яркость). Если исходные снимки были цветными, то цветным останется и конечное изображение. Это настоящая анаглифная фотография.

Применять красный, зеленый или голубой фильтры не обязательно. Необходимо только понимать, что для корректного восприятия анаглифной фотографии изображения для левого и правого глаза должны быть близкими по контрасту. Если же мы возьмем в качестве фильтров желтый и пурпурный, то стерео эффект будет слабым, а сам снимок, не содержащий части сине-зеленого спектра будет окрашен.

Поэтому лучше выбирать фильтры «противоположенные» по цветовому кругу красный-голубой, пурпурный-зеленый. Но можно взять и пурпурный-голубой. А вот комбинации с желтым лучше не пробовать.

Для получения объемного эффекта не обязательно иметь стереопару. К примеру, на приведенной ниже анаглифной фотографии просто немного сдвинут красный канал вправо. Если смотреть на нее через цветные очки, то фотоаппарат будет «висеть» над дисплеем или за ним, в зависимости от того, как вы оденете очки (красный на левом, синий на правом или наоборот).

 

Еще большего правдоподобия можно добиться, если сдвинуть один из каналов тем сильнее, чем дальше предмет на снимке.Это настоящая стереопара.

А это искусственная анаглифная фотография. Москва 5 без сдвига, у чайника сдвиг больше, а у бутылки максимальный.

Еще одним способом разделить изображение на два отдельных для левого и правого глаза является растровая стереофотография. Сейчас при некоторых затратах на ПО и растр можно сделать неплохие стереофотографии на растровой подложке обычным струйным принтером. Подробнее здесь.

А теперь вернемся к тому, с чего начали. Обману. Если на изображении есть устойчивая структура с некоторым горизонтальным шагом, то левый и правый глаз могут видеть ее несколькими способами. Как есть или со сдвигом и совмещением «узловых» точек на шаг (два). При этом если структура не одна и есть несколько наборов «решеток» с отличающимся шагом, то при их совмещении со сдвигом (когда на месте одного узла для одного глаза другой глаз видит соседний узел) будет казаться, что структуры-решетки разведены в глубину. Подробное обсуждение темы можно посмотреть здесь, оттуда же и картинка, приведенная далее с плавающими в пространстве крестиками, звездами и точками.

Чуть усложнив схему, введя «непрерывный» узор с некоторым горизонтальным шагом и промодулировав шаг для одинаковых точек соседних полос глубиной картинки, можно создать и настоящие 3D стереограммы. Они конечно не цветные.

Одна из первых статей на русском по этой теме здесь. Взять бесплатно программу для создания 3D картинок можно здесь. Чтобы сделать объемное «невидимое» изображение нужен узор (программа его предоставляет) и карта глубины. Ниже приведена карта глубины биплана. В старых версиях (Surface 3D 1.16) программы был модуль 3DModel-OpenGL, позволяющий конвертировать скелетные модели 3D-Max (и других подобных программ) в карту глубины. Так что можно поискать старые версии программы в интернете. А вот для новой версии Surface 3D 2 карты глубины придется делать в ручную (в программе есть редактор и набор примитивов геометрических фигур и шрифтов). Это карта глубины. Яркость пропорциональна удалению от наблюдателя.

А это промодулированный картой глубины регулярный «шум». В новой версии программы для помощи новичкам в «поиске» скрытого изображения в картинку можно внедрить метки (к примеру, два кружочка). «Правильное» положение глаз то, при котором метки совмещены. Как видно узор повторяется. В этом и секрет. Но в соседних полосах «одинаковые» точки смещены горизонтально относительно друг друга пропорционально яркости модулирующей их точки реального изображения из карты глубины.

А это стереограмма яблока, выполненная в старой версии программы.

Еще про стереофотографию можно почитать здесь и здесь.

Объемное фото. Зачем он это делает ?

Что вы видите ? Фотографию ? Фотошопную картинку ? Нет, нет и нет …

Это на самом деле объемная инсталляция …

Фото 2.

 

Земля прекрасна и полна сюрпризов. Так Мэтью Олбанезе, Нью-йоркский фото-художник, создает потрясающе реалистичные модели обычных пейзажей и фотографирует их, как если бы они были частью земли. Мэтью назвал свой проект “Странные Миры”, ибо, действительно, странно, увидеть коралловые рифы, сделанные из грецких орехов или горы построенные из корицы. Будучи профессиональным фотографом, и используя различные приемы съемки, Олбанезе запросто может изменить внешний вид любого материала и создать образ любого объекта, который покажется вам вполне естественными.

Фото 3.

 

Совершенно невозможно поверить в то, что эти красивейшие пейзажи… ненастоящие.  Фотограф Matthew Albanese создаёт эти красивые 

пейзажи, не выходя из дома. Можно даже сказать, что это некое ответвление жанра натюрморт, его удивительная форма. Из различных подручных предметов, он воссоздаёт минипейзаж. На фотографии, где не видно обустройства фотостудии мастера, совершенно невозможно понять, что всё это искусственное.

Такие фотографии были бы похожи на обычные пейзажи и вряд ли вызвали бы тот интерес, которым пользуется творчество фотографа Matthew Albanese. Поэтому вместе с оригинальными фотографиями, показывающими результат, он представляет и фотографии самих моделей, то есть, как они выглядят на самом деле и сам процесс их создания

 

Фото 4.

Фото 5.

Фото 6.

Фото 7.

Фото 8.

Фото 9.

Фото 10.

Фото 11.

Фото 12.

Фото 13.

Фото 14.

Фото 15.

Фото 17.

Фото 18.

Фото 19.

Фото 20.

Фото 21.

Фото 22.

Фото 23.

Фото 25.

Фото 26.

Фото 27.

Фото 28.

Фото 29.

Фото 30.

Фото 31.

Фото 32.

Фото 33.

Фото 34.

Фото 35.

Фото 36.

Фото 37.

Фото 38.

Фото 39.

 

официальный сайт  художника http://www.matthewalbanese.com/

 

… и еще немного интересного творчества для вас:  вот Резьба по камню в Китае, а вот Картины написанные едой и напитками. Посмотрите еще на Огненные животные из фрактального зоопарка и Цветочные гиганты Монреаля Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз. рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия — http://infoglaz.ru/?p=42118

3d фото, 3d фотографии и объемные изображения.

3d фото, 3d фотографии и объемные изображения.

3d фото, объемные изображения 3d фотографии: Третье измерение фотографии.

3d фотографии вызывают сегодня большой интерес не только среди обычных людей, но и среди создателей фототехники. Десятки фирм вот уже ни один год ведут разработки новых технологий съемки и печати объемных фотографий, пытаясь добавить изображениям третье измерение. Под термином 3d фото сегодня понимают множество, совершенно различных по сути вещей. Это и изображения в стиле «волшебный глаз», и круговые флеш-анимированые панорамы, и стереофоторгафии, рассматривать которые необходимо в специальных очках, и фотографии с двойным изображением, на первый взгляд не отличающиеся друг от друга. Так что же такое 3d фото на самом деле? Давайте разбираться.

Итак, под третьим измерением мы всегда подразумеваем глубину, которая на самом деле является лишь иллюзией глубины.

Обратите внимание, что если закрыть один глаз, то реальные объемные предметы не становятся от этого двухмерными, но что-то все же меняется в их восприятии. Человек – одно из немногих существ на земле, обладающих стереоскопическим зрением. Рыбы, например, видят две отдельных картинки, передаваемые левым и правым глазом. Из-за того, что между нашими глазами имеется некоторое расстояние, наша картина мира сливается воедино из двух, немного отличающихся между собой, изображений. На этом принципе основаны все «волшебные» технологии 3d фотографии.

Но вернемся к определению 3d фото. Каким бы изображение не было на плоскости, трехмерным фото оно будет лишь казаться, поэтому любые3d фото можно называть таковыми только условно. Сегодня очень популярны «трехмерные фотографии», созданные при помощи монтажа в программе Photoshop. Третье измерение фотографии здесь достигается путем включения в изображение изометрических плоскостей, либо визуальным отрывом основного объекта, и переноса его, как бы, в другую реальность.

Каким бы на первый взгляд простым не казалось создание 3d фото, достичь ярко выраженного трехмерного эффекта удается далеко не всегда. И в этом деле есть свои законы, наподобие тех, которые существует в живописи. Те самые контрасты, светотени и перспективы, однако присутствуют и чисто фотографические законы, касающиеся цветового баланса, резкости и качества цифрового изображения. Трехмерные фотографии привлекают внимание, в первую очередь, своей неординарностью. Для их созерцания не нужны ни какие приспособления; они могут быть напечатаны в журнале, книге, опубликованы на интернет-страницах и т.д. Именно такие 3d фото имеют огромную ценность для рекламы и наиболее подходят в качестве оригинальных иллюстраций. Сегодня часто можно услышать, что в будущем выпустят фотокамеру, способную сразу выдавать трехмерные изображения, однако такое не возможно ни сейчас, ни потом, как и невозможно получить настоящую картину маслом при помощи принтера. Человеческий фактор, к счастью, играет и в том и в другом ключевую роль.

Термином 3d фото можно называть и стереофоторгафии, представляющие собой два, соединенных вместе, изображения одного и того же объекта, каким его видит левый и правый глаз. Если смотреть на такие трехмерные изображения, фокусируясь вначале на кончике носа, то через несколько секунд зрение настраивается таким образом, что наблюдатель видит абсолютно реальную объемную картинку. Эффект трехмерного изображения действительно впечатляет, однако далеко не все могут его увидеть. Теоретически объемные стереокартинки могут видеть все здоровые люди, однако не всем им хватает терпения настроить свое зрение самый первый раз.

3d фотографии также бывают предназначены для просмотра в специальных анаглифных очках (3d анаглиф). Их примитивная модель представляет собой картонную копию очков, в которых один глаз имеет красный светофильтр, а другой – синий. В результате каждый глаз при просмотре фото видит предназначенное ему изображение, а наш мозг интерпретирует полученную информацию как объемный объект.

Изначально такая фотография представляет собой два, сведенных определенным образом изображения, различающихся по цвету. У 3d фотографии бесспорно большое будущее. Возможно, вскоре произойдет трехмерная революция, по своей значимости подобная той, которая случилась на рубеже черно-белой и цветной фотографии.

15 уроков по добавлению глубины и объема фотографии

Довольно часто при ретуши портретных фотографий приходится добавлять объем. Существует множество разных способов сделать это. От довольно трудоемкого метода Dodge and Burn, до более простых и быстрых.

В этой подборке от телеграм-канала ФотоПрофи ? вы найдете уроки, которые помогут вам выполнить классическую задачу редактора – усиление объема портретной фотографии.

Как усилить объем фотографии – быстрый способ!

Как делать объемные фото.

Усиление объема

Усиление объемов кожи в Photoshop

Недеструктивная обработка. Усиление объема в портрете

Локальное усиление контраста и объема

Урок усиление контраста и объёма в Photoshop

Простое усиление объема

Как добавить объем фотографии в Photoshop

Лайфхак для фотографа №1 – усиление объема за 40 секунд

Создание объёма цветом

Просто о масках в Adobe Photoshop 09 усиление объема в портрете

https://youtu.be/5r2JRRP_BpM

Объем на фото без рисования | Работа с кривыми (curves) в фотошопе (photoshop)

Чистый цвет, объём и микроконтраст за две минуты

Добавление объема фотографии в adobe Photoshop

Как увеличить объем с помощью наложений?

Трехмерные (3D) фотографии – ДеньгоДел.com

Одна из составляющих успеха бизнеса – это предоставление такой продукции, которая будет интересна потребителям и востребована ими. А если ваш продукт станет необычной новинкой, то интерес к нему уж точно будет повышенный (по крайней мере, на первых этапах, а дальше уже всё зависит от вас).

Но зацикливаться именно на каких-то инновациях не обязательно. Существует масса идей и примеров, которые были придуманы уже достаточно давно, но они не обыденны для многих людей. Поэтому делать на них бизнес можно – это будет выгодно и перспективно! Мы уже писали о том, как начать производство и продажу обоев 3D или букетов из конфет, как открыть антикафе. Все эти идеи относятся к категории «не заезженных», как изготовление трехмерных фото.

3D фотографии

Сегодня техника предоставляет большие возможности для их создания. Сейчас многие умеют делать качественные, четкие, яркие снимки. Но это 2D изображение, то есть двухмерное. С 3D фильмами уже знакомы, наверно, многие, вот о трехмерных фото слышали не все. С новой технологией теперь возможно и такое!

Первой у нас это начала реализовывать компания «Dance Heads», известная ранее своим одноименным нашумевшим проектом «Танцующие головы». Студия по созданию «живых фотографий» от этой компании начала работать около года назад. Пока этот бизнес еще не разлетелся по городам, и не стал слишком распространенным, можно реализовать эту идею по-своему и начать на ней зарабатывать!

Создание 3D фотографий

Рассмотрим поэтапно, как же создается трехмерное изображение. В студию приходит клиент, ему предлагаются фоны на выбор. Фон, который придется ему по вкусу, станет основой для будущей 3D фотографии. Фотограф делает снимок клиента, например, на фоне природы, диких зверей, автомобилей или любых других объектов и явлений. Дети могут выбрать фоны, которые будут им интересны – герои мультфильмов, сказочные замки. Затем изображение распечатывается (используется высококачественная печать), помещается в специальную рамочку, передняя часть которой выполнена из рельефного стекла. Посредством этого достигается тот самый трехмерный эффект.

Затем фотография готова к отправке клиенту. Передать с помощью экрана компьютера или телефона то, как такой снимок выглядит в реальности, невозможно. Остается самими посетить студию 3D фото, и увидеть.

Но это еще не всё. Студия «Dance Heads» предлагает услугу, которая удивляет и захватывает еще больше, чем фотографии. Если трехмерные снимки – это просто объемные изображения, то услуга, о которой пойдет речь далее – это почти по-настоящему оживающие фото!

Получить оживающую фотографию с собой в главной роли, можно установив на смартфон приложение, разработанное компанией «Dance Heads». В режиме работающего приложения нужно навести камеру устройства на трехмерный снимок, который вы уже сделали. На экране вашего смартфона начнет происходить следующее: фантастические животные начнут прорываться сквозь вашу фотографию, акулы плавать вокруг вас, а симпатичные динозаврики пытаться вас обнять. Сценариев развития сюжета много, зависят они от фона, который вы выбрали для своего снимка в самом начале.

Такая услуга ориентирована больше на детей, поскольку всё же им будет намного интереснее наблюдать за ожившей фотографией, чем взрослым. Выглядит это всё вот так:

Всё нужное оборудование для такого бизнеса продает компания-производитель «Dance Heads». На сайте компании его можно заказать, после покупки начать собственный бизнес на трехмерных изображениях и необычных видеороликах. Разместить такую студию можно в любом торговом центре или развлекательном комплексе. Много площади она не потребует, что радует в плане аренды. А люди, особенно с детьми, уж точно не будут проходить мимо!

3D фигурки по фотографии

Еще одна оригинальная идея, которая тоже может стать отличным бизнесом. Как и предыдущая, она основана на технологии 3D, но её реализация шагнула намного дальше. Нужно несколько раз сфотографироваться, и вы получите небольшую фигурку самого себя! Как это происходит:

1. Вы даете несколько фотоснимков, на которых вы изображены в полный рост спереди и сзади, а также ваше лицо крупным планом. Еще парочку фото с разных ракурсов также не помешают. Все они должны быть высокого качества.
2. Получив ваши снимки, специалист начинает заниматься трехмерным моделированием вашего изображения. По завершении создания модели, её обычно показывают клиенту, чтобы тот смог указать на отдельные части, которые следует исправить или утвердить работу.
3. Завершающий этап – это печать фигурки на специальном принтере. 3D принтер отличается от обычного и печатает он долго. Фигурка высотой 15-25 сантиметров будет печататься несколько часов.

Учитывая то, что трехмерное моделирование – это процесс трудоемкий и долгий, а цена использования оборудования для печати достаточно высокая, изготовление миниатюрной фигурки самого себя оценивается высоко, а для некоторых крайне дорого (200-350 долларов). Тем не менее, спрос на такие необычные статуэтки есть, и он не собирается падать.

Всё нужное для старта такого бизнеса – это качественная фототехника, оборудование для трехмерного моделирования (компьютер с установленным программным обеспечением) и 3D принтер. Миниатюрные фигурки, изготовленные таким способом, пользуются высокой популярностью как подарки любимым людям и друзьям, детям, начальнику от подчиненных. Поэтому можно стартовать в этом бизнесе хоть сегодня. Но не забывайте о хорошей рекламной стратегии, чтобы всегда быть на пике успеха!

Нейросеть воссоздала объемную модель языка по фотографии

Stylianos Ploumpis et al. / arXiv.org, 2021

Британские разработчики научили нейросеть восстанавливать 3D-модель языка по фотографии человека. Потенциально такая разработка может увеличить реалистичность компьютерных 3D-аватаров, рассказывают авторы статьи, опубликованной на arXiv.org.

Существуют алгоритмы, создающие по фотографии 3D-модель лица или набор из нескольких десятков ключевых точек, довольно точно описывающих лицо человека и его динамику. Однако они работают лишь с основными частями лица, которые видны постоянно, и не умеют корректно восстанавливать форму языка, во многом из-за того, что в датасетах для их обучения мало фотографий с высунутым языком. Вместе с этим язык играет важную роль в мимике и передачи эмоций и речи, поэтому исправление этого пробела в алгоритмах — важная задача.

Разработчики из Имперского колледжа Лондона и компании Huawei во главе со Стефаносом Зафериу (Stefanos Zafeiriou) создали датасет для обучения алгоритмов, состоящий из фотографий и 3D-моделей людей с высунутым языком, и обучили на нем нейросеть, восстанавливающую объемную форму языка.

Авторы работы собрали датасет в лондонском Музее науки, используя стенд 3dMD, состоящий из нескольких камер и источников света, установленных с разных сторон от человека. С помощью него и 700 добровольцев они собрали около 1800 фотографий и соответствующих им 3D-моделей. Также они попросили художников создать 720 синтетических 3D-моделей головы с разными формами высунутого языка. Разработчики сделали датасеты доступными по запросу для других исследователей.

Схема работы алгоритма

Stylianos Ploumpis et al. / arXiv.org, 2021

После сбора датасета разработчики создали алгоритм. Сначала они обучили автокодировщик, который создает из полной 3D-модели сжатую версию, по данным которой можно восстановить почти идентичную модель. Затем они создали на основе сверточной нейросети и этого автокодировщика модуль, создающей сжатое 3D-представление из фотографии, и добавили к нему еще один алгоритм, создающий из сжатого представления полноценную 3D-модель. Последнюю часть модуля они создали на основе своей предыдущей разработки — системы создания трансформируемых 3D-моделей головы (подробнее о них и их применении можно прочитать здесь), описываемых параметрами, а не только трехмерной сеткой.

Обучив алгоритм и проверив его работу на датасете с фотографиями знаменитых людей, авторы наглядно показали, что она, в отличие от передовых алгоритмов создания модели лица, способна качественно передавать форму языка:

Сравнение работы нового алгоритма с аналогами

Stylianos Ploumpis et al. / arXiv.org, 2021

В прошлом году NVIDIA разработала алгоритм нейросетевого сжатия для видеозвонков. Он отправляет на компьютер собеседника один кадр с человеком, а затем лишь ключевые точки лица, по которым затем на компьютере собеседника восстанавливается полноценные кадры.

Григорий Копиев

Объемное фото на памятник в СПб

Срок выполнения заказа от 15 рабочих дней. Есть возможность выполнять срочные заказы. Цена на объемное фото указана  с учетом размеров и формы (овал или арка).

Объемное фото на памятник. Метод изготовления

Объемные ритуальные фотографии изготавливаются на керамических или металлических заготовках различных  форм. Это может быть фотокерамика в форме арки или фотоовал. Объемное фото на памятник выполняется методом «цифровая деколь» с применением керамических тонеров и высокотемпературного обжига (+850^оС), что позволяет добиться наибольшей долговечности продукции.

Срок службы изделий составляет не менее 25 лет.

Ретушь фотографий для объемной фотографии на памятник

Бывает трудно  найти в семейном альбоме фотографии, которые по качеству подходят для изготовления фото на памятник. Ведь никто не делает подобные снимки специально. Старые фотографии содержат царапины, трещины, выцветшие краски или другие дефекты изображения. Изготавливая объемное фото на памятник, эти недостатки следует убрать. Гранитная мастерская Рит-Гранит легко может решить эту проблему. Современные технологии позволяют  сделать ретушь фото и полностью восстановить старую фотографию, убрать дефекты, сделать цветное фото из черно-белого, заменить одежду на фотографии, изменить фон, увеличить лицо на фотографии. Наши специалисты готовы не просто с ваших слов исправить дефекты на фото, но и сделать несколько макетов обработанной фотографии для вашего согласования. В этом случае вы можете оценить и откорректировать работу дизайнера еще до начала изготовления фото на памятник, а не с сожалением понять, что уже на готовом изделии не все так, как хотелось бы.
Мы имеем собственное оборудование для изготовления самой современной фотокерамики. Наши дизайнеры имеют большой опыт работы по ретушированию фотографий и оформлению.

Объемное фото на памятник. Преимущества фотокерамики.

Изготовление объемного фото на овале или на арке способом фотокерамики значительно дешевле услуг художника-гравера. Кроме того, этот способ позволяет достичь максимального сходства с оригинальной фотографией. Если фото необходимо поместить на деревянный крест или временный памятник из искусственного камня, то для этого подойдет изделие со специальными отверстиями для крепления.

Другие варианты фото на памятник

Забудьте о голографических изображениях, нам нужен объемный 3D дисплей

YouTube через Nature. Щелкните для просмотра оригинала.

Голливуд изображает голографические технологии в течение долгого времени, пожалуй, наиболее известен в «Звездных войнах», когда R2-D2 доставляет сообщение принцессе Лее. Однако то, что вы увидели в тот момент, нельзя достичь с помощью голограммы — она ​​больше напоминает объемное трехмерное изображение, и исследователи из Университета Бригама Янга надеются продвинуть вперед такую ​​технологию.

Есть важное различие между голограммой и трехмерным объемным изображением. Последнюю можно увидеть спереди, сзади и практически под любым углом, тогда как голограмму можно увидеть только под определенным диапазоном углов.

Дэниел Смолли, недавно назначенный доцент BYU, работает с группой физиков над созданием движущихся трехмерных световых изображений, которые зрители могут видеть независимо от того, где они стоят. В статье, представленной в Nature, он и его команда сравнивают эту технику с высокоскоростной Etch-a-Sketch — почти невидимые лазерные лучи захватывают единственную частицу растительного волокна, называемого целлюлозой, и нагревают ее неравномерно.Затем второй набор лазеров проецирует видимый свет на частицу, сохраняя ее освещенной при движении в пространстве.

Вначале создаваемые изображения были довольно маленькими, всего несколько миллиметров в поперечнике. Этого было достаточно, чтобы изобразить рисунок движущейся спиральной линии и статический контур бабочки.

Это многообещающая технология, последняя система уже способна создавать изображения с разрешением до 1600 точек на дюйм, что выше разрешения, чем у обычного компьютерного монитора.Однако исследователям нужно будет раздвинуть границы и найти способы ускорить движение частиц, чтобы создавать реалистичные изображения с более крупными и сложными движущимися изображениями.

«Если мы добьемся такого же прогресса в следующие четыре года, как и в предыдущие годы, я думаю, нам удастся создать дисплей полезного размера», — говорит Смолли.

Мы думаем, как это можно применить к играм, хотя, по крайней мере, на начальном этапе кажется, что основное внимание будет уделено медицине для продвинутых процедур.Авиация — еще одна потенциальная область применения, поскольку она может предоставить авиадиспетчерам более точные и интуитивно понятные карты движения самолетов.

Классная штука, и вы можете посмотреть короткое видео по теме ниже.

Исследование

BYU позволяет создавать трехмерные изображения, которые «летают в воздухе»

Авторы видео: продюсер Джули Уокер, оператор Брайан Уилкокс, редактор Ханна Хансен

В оригинальном фильме «Звездные войны» R2D2 проецирует изображение принцессы Леи, терпящей бедствие.Знаменитая сцена включает в себя фразу, которая все еще известна 40 лет спустя: «Помоги мне, Оби Ван Кеноби, ты моя единственная надежда».

BYU Профессор электротехники и компьютерной инженерии и эксперт по голографии Дэниел Смолли давно поставил перед собой цель создать такой же тип проекции трехмерных изображений. В статье, опубликованной на этой неделе в Nature , Смолли подробно описывает метод, который он разработал для этого.

«Мы называем это в просторечии проектом принцессы Леи», — сказал Смолли. «Наша группа ставит перед собой задачу воплотить в реальность трехмерные изображения научной фантастики.Мы создали дисплей, который может это сделать ».

Перво-наперво, — говорит Смолли. Изображение принцессы Леи не то, что люди думают: это не голограмма. Трехмерное изображение, которое парит в воздухе, которое вы можете обойти и рассмотреть со всех сторон, на самом деле называется объемным изображением. Примеры объемных изображений включают трехмерные дисплеи, с которыми взаимодействует Тони Старк в «Железном человеке» или массивный стол для проецирования изображений в «Аватаре».

Автор фотографии Нейт Эдвардс / BYU Photo

Автор фотографии Нейт Эдвардс / BYU Photo

Смолли и его соавторы разработали платформу для объемного отображения в свободном пространстве, основанную на фотофоретическом оптическом захвате, которая позволяет получать полноцветные объемные аэрофотоснимки с 10-микронными точками изображения за счет постоянного зрения.

Метод, описанный в Nature, «использует силы, передаваемые набором почти невидимых лазерных лучей, чтобы улавливать единственную частицу — растительного волокна, называемого целлюлозой, — и равномерно нагревать ее. Это позволяет исследователям толкать и тянуть целлюлозу. Второй набор лазеров проецирует видимый свет (красный, зеленый и синий) на частицу, освещая ее, когда она движется в пространстве. Люди не могут различать изображения со скоростью выше 10 в секунду, поэтому, если частица перемещается достаточно быстро, ее траектория выглядит сплошной линией — как бенгальский огонь в темноте.”

«Проще говоря, мы используем лазерный луч, чтобы улавливать частицу, а затем мы можем направить лазерный луч вокруг, чтобы переместить частицу и создать изображение», — сказал соавтор старшекурсника Эрих Найгаард.

Смолли сказал, что самый простой способ понять, что они делают, — это подумать об изображениях, которые они создают, как о 3D-печатных объектах.

«Этот дисплей похож на 3D-принтер для света», — сказал Смолли. «Вы на самом деле печатаете космический объект с помощью этих маленьких частиц.”

К настоящему времени Смолли и его студенты-исследователи напечатали с помощью 3D-света несколько крошечных изображений: бабочка, призма, растягивающийся логотип Y BYU, кольца, обвивающие руку, и человек в лабораторном халате, присевший в положении, похожем на Принцесса Лея начинает свое предполагаемое сообщение.

В то время как предыдущие исследователи за пределами BYU выполняли соответствующую работу по созданию объемных изображений, команда Смолли является первой, кто эффективно использует оптический треппинг и цвет. Их метод захвата частиц и освещения их разноцветными лазерами, которые вы видите, является новым.

«Мы предлагаем метод создания объемного изображения, который может создавать изображения, которые, как мы думаем, у нас будут в будущем», — сказал Смолли.

Чем объемное изображение отличается от голограммы?

Голографический дисплей рассеивает свет только на двумерной поверхности. Если вы не смотрите на эту поверхность, вы не увидите трехмерное изображение, потому что вы должны смотреть на рассеивающую поверхность, чтобы увидеть изображение. Объемный дисплей имеет небольшие рассеивающие поверхности, разбросанные по трехмерному пространству — то же пространство, которое занимает трехмерное изображение, — поэтому, если вы смотрите на изображение, вы также смотрите на рассеянное изображение.По этой причине объемное изображение можно увидеть под любым углом.

Чтобы увидеть полное исследование природы, щелкните здесь: https://www.nature.com/articles/nature25176

1 из 8

0006Pokemon_preview.jpeg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

2 из 8

5266Earth_preview.jpeg

Лаборатория Дэниела Смолли

3 из 8

1712-11 0009.jpg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

4 из 8

5138Butterflies_preview.jpeg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

5 из 8

1712Lab_preview.jpeg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

6 из 8

1712-11 0021.jpg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

7 из 8

1712-11 0004.jpg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

8 из 8

Снимок экрана 2018-01-24 в 8.38.17 AM.png

Нейт Эдвардс / BYU Photo

1 из 8

0006Pokemon_preview.jpeg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

2 из 8

5266Earth_preview.jpeg

Лаборатория Дэниела Смолли

3 из 8

1712-11 0009.jpg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

4 из 8

5138Butterflies_preview.jpeg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

5 из 8

1712Lab_preview.jpeg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

6 из 8

1712-11 0021.jpg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

7 из 8

1712-11 0004.jpg

Нейт Эдвардс / BYU Photo

8 из 8

Снимок экрана 2018-01-24 в 8.38.17 AM.png

Нейт Эдвардс / BYU Photo

О функциях камеры на вашем iPhone — служба поддержки Apple (Австралия)

Узнайте о QuickTake, сверхширокоугольной камере и других функциях камеры вашего iPhone.

Запишите видео с помощью QuickTake

QuickTake можно использовать для записи видео, не выходя из режима фото.QuickTake доступен на iPhone XS, iPhone XR и новее.

Удерживайте затвор, чтобы снять видео

Когда вы откроете приложение «Камера», вы увидите режим фото по умолчанию. Нажмите кнопку спуска затвора, чтобы сделать снимок. Затем коснитесь стрелки, чтобы настроить такие параметры, как вспышка, Live Photos, таймер и многое другое.

Если вы хотите снять видео в формате QuickTake, просто нажмите и удерживайте кнопку спуска затвора. * Отпустите кнопку, чтобы остановить запись.

В iOS 14 вы можете удерживать одну из кнопок громкости для захвата видео QuickTake. Если у вас включен параметр «Увеличение громкости для серийной съемки», вы можете использовать кнопку уменьшения громкости для захвата видео QuickTake.

Сдвиньте вправо, чтобы заблокировать запись

Чтобы продолжать запись видео, не удерживая кнопку, сдвиньте кнопку спуска затвора вправо, затем отпустите ее. Когда запись видео заблокирована, справа появляется кнопка спуска затвора.Нажмите кнопку спуска затвора, чтобы сделать фото во время видеозаписи. Когда вы будете готовы остановить запись, нажмите кнопку записи.

Сдвиньте влево для режима серийной съемки

Сдвиньте кнопку спуска затвора влево и удерживайте ее, чтобы сделать серию фотографий, затем отпустите, чтобы остановить.

С iOS 14 вы можете снимать фотографии в режиме серийной съемки, нажав кнопку увеличения громкости. Просто зайдите в «Настройки»> «Камера» и включите параметр «Увеличение громкости для серийной съемки».

* Чтобы снимать видео с настраиваемым разрешением, стереозвуком и масштабированием звука, переключитесь в режим видео.

Смотреть за рамки

На моделях iPhone со сверхширокоугольным (0,5x) объективом интерфейс камеры показывает, что происходит за пределами кадра, который вы снимаете.Это может помочь вам решить, нужно ли вам переосмыслить кадр или переключиться на другой объектив камеры на iPhone для получения более качественного снимка.

Автоматически придавайте фотографиям индивидуальный вид

Благодаря функции обнаружения сцены камера интеллектуально определяет то, что вы фотографируете, и применяет индивидуальный вид, чтобы выявить лучшие качества сцены.Чтобы отключить эту функцию, перейдите в «Настройки»> «Камера» и выключите «Обнаружение сцены».

Обнаружение сцены доступно на iPhone 12, iPhone 12 mini, iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max.

Настройте фокус и экспозицию

Перед тем, как сделать снимок, камера автоматически устанавливает фокус и экспозицию, а функция распознавания лиц уравновешивает экспозицию для многих лиц.В iOS 14 вы можете использовать управление компенсацией экспозиции, чтобы точно установить и заблокировать экспозицию для предстоящих снимков.

Просто коснитесь стрелки, затем коснитесь и отрегулируйте уровень экспозиции. Экспозиция заблокирована до следующего раза, когда вы откроете приложение «Камера».

Контроль компенсации экспозиции

доступен на iPhone 11, iPhone 11 Pro и новее.

Сделать зеркальное селфи

С iOS 14 вы можете сделать зеркальное селфи, на котором снимок будет таким, каким вы его видите в кадре камеры.Чтобы включить Mirror Front Camera, перейдите в «Настройки»> «Камера», затем включите настройку.

Зеркальная передняя камера для фото и видео доступна на iPhone XS, iPhone XR и более поздних моделях. Если у вас есть iPhone 6s или iPhone X, настройка называется «Зеркальное отображение фотографий спереди» и позволяет снимать только фотографии.

Снимайте фотографии еще быстрее

В iOS 14 вы можете использовать «Приоритет более быстрой съемки», чтобы изменить способ обработки изображений, что позволяет делать больше фотографий, быстро нажимая кнопку спуска затвора.Чтобы отключить это, перейдите в «Настройки»> «Камера» и отключите параметр «Приоритет более быстрой съемки».

Функция

«Приоритет быстрой съемки» доступна на iPhone XS, iPhone XR и более поздних моделях.

Поднимите портреты на новый уровень

В портретном режиме камера создает эффект глубины резкости, который позволяет создавать фотографии студийного качества, сохраняя резкость объекта и при этом размывая фон.

Улучшение селфи и сверхшироких фотографий

С коррекцией объектива, когда вы делаете селфи с помощью фронтальной камеры или фото с помощью сверхширокоугольного (0,5x) объектива, он автоматически улучшает фотографии, чтобы они выглядели более естественными. Чтобы отключить это, перейдите в «Настройки»> «Камера» и отключите «Коррекция объектива».

Коррекция линз

доступна на iPhone 12, iPhone 12 mini, iPhone 12 Pro и iPhone 12 Pro Max.

Делайте больше с камерой на iPhone

• Вам нужно делать фотографии в условиях низкой освещенности? Узнайте, как использовать ночной режим на поддерживаемых моделях iPhone.
• Используйте Live Photo, чтобы запечатлеть моменты с движением и звуком.

Дата публикации: 4 января 2021 г.

Развитие компетенций в области интерпретации объемных изображений у рентгенологов | BMC Medical Education

Голландский тест прогресса радиологии

Цифровые радиологические тесты, которые исследовались в этом исследовании, были получены на основе голландского теста прогресса радиологии (DRPT).DRPT — это полугодовой комплексный тест для врачей-радиологов в Нидерландах [11]. Это обязательный тест для всех голландских резидентов-радиологов в течение 5-летней программы резидентуры на основе компетенций, что означает в общей сложности 10 индивидуальных тестов, равномерно распределенных в течение 1–5 последипломного года (PGY). В каждом тесте участвуют жители всех 5 PGY, но жители могут индивидуально подать заявление об отказе от участия по разным причинам, таким как посещение конгресса, праздники, отпуска или обстоятельства личной жизни.Из-за этих правил распределения и из-за различий в количестве выпускников и вновь зачисленных резидентов общее количество участников варьируется между тестами. В течение всей программы резидентуры резиденты могут тренироваться на неполной ставке, что пропорционально удлиняет их программу обучения, чтобы к концу программы получить чистое время обучения в 5 лет. DRPT применяется с 2003 года, первоначально как тест на бумаге и карандаше, но с 2013 года в цифровом формате с использованием программного обеспечения, разработанного специально для тестирования на основе изображений (http: // vquest.bluefountain.nl/en/). Первоначально DRPT служил просто формирующей цели, но в последние годы он превратился в итоговый тест. С 2017 года все пожилые люди должны пройти DRPT до завершения обучения.

DRPT составлен экзаменационным комитетом Радиологического общества Нидерландов и включает в себя тестовые задания на основе изображений, с объемными или двухмерными изображениями, а также элементы, содержащие только текст (без изображений). Используются различные форматы ответов, включая элементы «истина / ложь», элементы с одним правом и множественным выбором, элементы с перетаскиванием и элементы меню с длинным списком.На рисунке 1 показан типичный пример элемента тестирования на основе объемного изображения в DRPT. Во время фактического теста участник может прокручивать объемные изображения и манипулировать изображениями, чтобы оптимизировать их интерпретацию. После каждого полугодового теста элементы проверяются в ходе анализа результатов тестирования, включая психометрический анализ элементов и письменные отзывы участвующих резидентов, после чего экзаменационный комитет принимает решение об удалении дефектных элементов, если это необходимо, что обычно составляет менее 5%. .

Рис. 1

Пример элемента теста на основе объемного изображения в Голландском тесте прогресса радиологии. На нем показано изображение аксиальной объемной компьютерной томографии (левое изображение) с объемной реконструкцией в сагиттальной плоскости (правое изображение). Участник теста может пролистывать как аксиальное сканирование, так и сагиттальную реконструкцию для интерпретации изображения. При желании участник также может сделать реконструкцию в коронарной плоскости (не показано). Вопрос элемента показан на левой панели на голландском языке.

Сбор данных

. Мы изучили оценки резидентов 9 последовательных цифровых DRPT, проведенных с ноября 2013 года по апрель 2018 года.Мы исключили элементы, которые были удалены при анализе отдельных тестов после обследования, и исключили элементы, основанные на изображениях, которые включали схемы, а не радиологические изображения. Мы разделили тестовые элементы на основе изображений из этих тестов на 2 типа элементов: на основе объемного изображения (элементы, которые включали изображения из объемных компьютерных томографий или МРТ) и на основе 2D-изображений (элементы, которые включали рентгеновские изображения, ультразвуковые изображения или одиночные изображения). срезы из других методов поперечного сечения изображений, но без объемных изображений).Кроме того, мы оценили вероятность правильного угадывания тестового задания, вычислив обратную величину количества вариантов ответа в этом задании.

Для каждого жителя, участвующего в каждой отдельной DRPT, мы рассчитали процент правильных оценок по тестовым заданиям на основе изображений и по тесту в целом. Впоследствии мы объединили баллы всех 9 отдельных DRPT для оценки общего процентно-правильного балла за PGY, разделив PGY на 10 полугодовых фаз: PGY 0,5 указывал период обучения в ординатуре от 0 до 6 месяцев, PGY 1 — период обучения от 6 месяцев. мес-1 год, PGY 1.5 период обучения от 1 года до 1 года и 6 месяцев и так далее. Количество PGY отражает чистый период обучения резидентов.

Чтобы учесть различия в шансах успеха тестовых заданий, мы вычислили скорректированные процентно-правильные баллы: сначала мы оценили для каждого отдельного DRPT наивысший возможный балл с правильным числом для 2 типов тестовых заданий на основе изображений, а также для всего контрольная работа. Из этих наивысших возможных баллов мы вычитали ту часть, которую участники могли правильно набрать, просто угадывая; мы рассчитали эту часть, суммируя баллы вероятного успеха отдельных заданий теста, в которых оценка вероятности успеха данного элемента теста была рассчитана как обратная величина количества вариантов ответов в этом задании.Мы нормализовали итоговые наивысшие возможные баллы (т. Е. Максимально возможные баллы, скорректированные на общую оценку вероятности успеха) до 100, и мы нормализовали суммарный балл вероятности успеха до 0. Наконец, мы оценили баллы с поправкой на правильное число, которые были получены отдельными жителями, и перенесли эти оценки на нормированную шкалу. Эти нормализованные скорректированные процентно-правильные оценки жителей в данной DRPT могут варьироваться от 0 до 100, но также могут быть отрицательными, если жители набрали меньше, чем сумма баллов вероятности успеха.Мы объединили результаты всех 9 индивидуальных DRPT, чтобы оценить общие баллы за полугодовую фазу PGY.

Статистический анализ

Нормальность показателей исследовалась с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Мы использовали U-критерий Манна-Уитни для анализа различий в шансах успеха тестовых заданий между объемными и двухмерными изображениями. Мы выполнили тест Краскела-Уоллиса, чтобы исследовать различия в процентно-правильных оценках, как нескорректированных, так и скорректированных на случайный успех тестового задания, между PGY для каждого типа элемента на основе изображения и для всего теста.Чтобы проанализировать, различаются ли скорректированные процентно-правильные баллы между объемными заданиями и заданиями на основе двумерного изображения, мы провели парный t-тест, используя пару баллов за объемные и двухмерные задания для каждого отдельного участвовавшего жителя. Статистически значимым считалось значение p <0,05.

Мы не проводили повторный анализ измерений наших продольных данных, потому что отдельные жители, как правило, не участвовали в каждом из 9 исследованных DRPT. Например, пожилые жители, которые участвовали в тесте 2013 года, не участвовали в последующих тестах, потому что к тому времени они уже закончили ординатуру.Точно так же жители, которые впервые прошли курс обучения радиологии в 2017–2018 годах, не участвовали в тестах 2013–2016 годов, потому что они не проходили обучение в эти годы. Также несколько жителей не участвовали в индивидуальных тестах из-за диспенсации. В результате у большинства жителей в нашем исследовании не было данных по всем 9 последовательным DRPT, что ограничивало анализ повторных измерений. Тем не менее, основное внимание в нашем исследовании было уделено сравнению баллов по объемным и двухмерным заданиям у жителей, и это можно было бы изучить с помощью анализа наших данных с помощью парных тестов.

Одобрение институциональным наблюдательным советом

Этическое наблюдение Нидерландской ассоциации медицинского образования одобрило это исследование (номер досье 1068).

Фотограмметрия и объемный захват

Автор : Тимоти Портер, Underminer Studios LLC
Графика : Алекс Портер

Современные методы общения с помощью видео, дополненной реальности (AR) и виртуальной реальности (VR) не справляются с обменом информацией и часто требуют дополнительных ресурсов для передачи сообщения.Все это требует больше времени и денег, что в конечном итоге снижает эффективность платформы, поэтому нам нужно лучшее решение.

Объемный захват и фотограмметрия используют изображения с камер и датчиков для создания трехмерных сеток, которые можно легко объединять в игровые движки, гарнитуры виртуальной реальности, среды дополненной реальности и миры объединенной реальности (MR) для глубокого психологического воздействия на пользователей. Везде, где вы традиционно использовали бы компьютерные ресурсы (CG), это отличное место для использования объемных объектов для большего погружения.

В этой статье сравнивается объемный захват и фотограмметрия, а также более подробно рассматриваются технические характеристики, размеры упаковки, варианты захвата, вычислительные потребности и анализ затрат. Он также рассматривает преимущества и сложность каждого стиля и его вариантов использования, а также вовлеченность и удержание в создании иммерсивного реализма для цифровых форматов, включая VR, AR и MR.

Рис. 1. Объяснение виртуальной реальности, дополненной реальности и объединенной реальности.

Фотограмметрия и методы объемного захвата

Фотограмметрия определяется как использование фотографии при «съемке и картографировании для определения измерений между объектами.«Это восходит к середине 19 века, когда исследователи обнаружили, что можно использовать минимум два изображения для определения линий обзора от отдельных точек камеры к объектам на фотографиях и, таким образом, экстраполировать трехмерные данные.

Вычислительная фотограмметрия используется на протяжении десятилетий и, как и следовало ожидать, значительно расширила возможности применения этой техники. Объемный захват — более поздняя инновация, которая, как объясняет Techcrunch *, позволяет записывать кадры реального человека с разных точек зрения, «после чего программное обеспечение анализирует, сжимает и воссоздает все точки обзора полностью объемного трехмерного человека.«

Фотограмметрия и объемный захват сильно различаются технологически, но они имеют много общего, когда дело доходит до обработки изображений.

Делая несколько изображений, система обнаруживает интересные места на каждом изображении в серии. Затем он перебирает изображения и сопоставляет интересные места на одном изображении с другими интересными точками, встречающимися на разных изображениях. Когда эти точки совпадают, создается точка в трехмерном пространстве, которая также содержит информацию о цвете.Это повторяется для тысяч — если не миллионов — точек, уточняя сетку по мере ее продвижения, создавая разреженное облако точек. Это, безусловно, самая важная часть процесса.

Рисунок 2. Как работает фотограмметрия.

Разреженное облако точек — это ядро ​​остальных процессов. Часто можно отследить неисправную модель до отказа в процессе создания разреженного облака точек. Это разреженное облако точек затем отправляется через другие системы, которые превращают его в плотное облако точек и, в конечном итоге, в высокополигональную сетку.Эта сетка может быть оптимизирована и сглажена для удаления точек, не являющихся частью основной сетки. В результате получается приятная на вид поверхность, с которой легче работать.

Рис. 3. Разреженное облако точек является неотъемлемой частью создания как фотограмметрии, так и объемного захвата.

Объемный захват — процесс создания облака точек из кадра или последовательности кадров и объемного видео. Воспроизведение захваченных объемных изображений в видеоформат. В прошлом оба определения имели противоречивые определения.Эти области меняются такими быстрыми темпами, что сложно достичь консенсуса среди профессионалов, прокладывающих новые пути в этих областях. В течение многих лет этот процесс сводился к использованию камер с информацией о глубине (камеры RGB-D), что больше не применяется. В камерах глубины использовалась вторичная технология для создания информации о глубине множеством различных способов, от инфракрасного (ИК) до стереоскопического искажения, когда лазеры падают где-то посередине. Теперь для создания глубины можно использовать многие другие стили технологий.Если глубину можно отличить от какой-либо техники или камеры, ее можно использовать для объемного захвата объекта и создания компьютерной сетки. Глубина до облака точек от захвата — это первая широко принятая методология определения термина «объемный». Следующее обсуждение объемных видеосанеров совмещает вышесказанное с использованием нескольких камер.

Рис. 4. Что делают облака точек фотограмметрии?

Вывод этих сканеров часто разбивается на три части: изображения, карты глубины и разреженная информация об облаке точек.Карта глубины и разреженное облако точек — это разные фрагменты одних и тех же данных. Выходные данные разреженного облака точек — это текстовый файл, содержащий RGB с трехмерной информацией для данной точки, в то время как карты глубины предоставляют только информацию о расстоянии на основе положения относительно камеры и ее обзора. Комбинация информации об изображении и карте глубины из одного и того же вида может создать одни и те же данные и информацию, найденные в разреженном облаке точек. На этом этапе процесса генерации большинство конвейеров сливаются в один, и данные, поступающие с камер RGB-D и камер RGB, неразличимы при их обработке.Следующие шаги — очистка, создание плотного облака точек, создание сетки, сглаживание и оптимизация.

Рис. 5. Датчик структуры *: Сканер RGB-D используется для объемного захвата.

Типы фотограмметрии

Фотограмметрию можно создать несколькими способами. Наиболее распространенной является система в стиле «наведи и снимай», когда пользователь фотографирует мир или объект с помощью одной камеры. Другие типы фотограмметрии — это многокамерная и видео-фотограмметрия.

Фотограмметрия наведи и снимай

При использовании фотограмметрии «наведи и снимай» вы перемещаете точку за раз, чтобы достаточно покрыть всю область, чтобы получить сетку без отверстий или проблем с текстурой. Эта установка довольно недорогая, и ее можно даже сделать на мобильном устройстве для стороны захвата, в то время как обработка по-прежнему возлагается на ПК. Большим преимуществом этой системы является то, что сетки можно снимать где угодно. Когда вы полностью поймете систему «наведи и стреляй», вы сможете получить отличные результаты за очень короткое время.Он также портативен и требует наименьшего количества оборудования.

Чтобы упростить процесс захвата, добавьте вращающуюся основу к конвейеру, как показано на рисунке 6. Установите объект на вращающуюся основу и перемещайте его на несколько градусов для каждого нового изображения, чтобы гарантировать, что система получит доступ к тому же самому свету. условия и охватывают всю модель. Затем поднимите и опустите штатив камеры, снимая объект с разных ракурсов. Это снижает стоимость освещения и время настройки, но при этом дает стабильные результаты.

Рис. 6. Добавление вращающейся базы упрощает повторную съемку камерой.

Техника «наведи и стреляй» требует, чтобы вы физически перемещались по сетке всеми возможными способами. Если вы пропустите один угол, сетка может оказаться бесполезной с определенной точки обзора. Кроме того, с помощью этой техники практически невозможно захватить анимированные объекты. Во время фотосъемки даже неодушевленные предметы подвергаются воздействию внешних сил, например, лист, унесенный ветром. Помимо недостатков, наведи и снимай — лучший способ съемки для тех, кто только начинает использовать фотограмметрию.Изучение того, как создание сетки работает и как она реагирует на ваш ввод, является ключом к успеху в создании сетки.

Рис. 7. Высококачественные камеры требуются для техники «наведи и снимай».

Многокамерная фотограмметрия

Многокамерная фотограмметрия — это значительно более продвинутый вид фотограмметрии. Вы фотографируете объект из разных мест, так же, как и с помощью системы «наведи и снимай». Но многокамерная фотограмметрия устраняет повторяющуюся природу, когда один человек делает фотографии из разных мест, имитируя движение камеры с помощью дополнительных камер.

Многокамерная фотограмметрия имеет много преимуществ:

• Позволяет быстрее захватить объект
• Позволяет запечатлеть истинный отрезок времени
• Легче снимать анимированные объекты
• Позволяет создавать сетки в действии

Поскольку камеры статичны, качество сетки и разреженного облака точек повышается.

Если группа снимает большое количество изображений, многокамерная фотограмметрия требует меньше времени для расчета местоположения камеры и угла.Кроме того, эти расчеты можно записывать и использовать в дальнейших настройках, что значительно сокращает время обработки.

Однако имейте в виду, что многокамерная фотограмметрия стоит дороже, сложнее и менее портативна — большинству многокамерных систем требуется не менее 40 камер для получения достоверных результатов. Это затрудняет захват и увеличивает стоимость настройки. Все ставни должны быть точно синхронизированы для достижения наилучших результатов. Сорок или более камер требуют не менее 3000 Вт мощности для хорошей настройки, что само по себе снижает портативность.По этой причине большинство систем устанавливаются в специализированных студиях.

Рисунок 8. Многокамерная фотограмметрия с возможностями видеограмметрии.

Видео-фотограмметрия

Другой распространенный метод — видео-фотограмметрия. Он сочетает в себе два типа фотограмметрии с неблагоприятными результатами, поэтому включен здесь скорее в качестве предупреждения. Видео-фотограмметрия часто снимается на мобильный телефон или камеру GoPro *. Вы физически перемещаетесь по местности из одного места в другое, пока камера ведет запись.При наличии современных технологий и программного обеспечения это дает некачественные результаты и низкокачественные сетки. Даже с улучшением технологий камеры, разработанные с рольставнями и некачественными объективами, по своей сути вызывают проблемы с качеством (например, использование низкоуровневого дрона для съемки). Несмотря на простоту использования, преобразование видео в фотограмметрию не рекомендуется.

Рис. 9. Дрон с небольшими камерами, используемыми в видео-фотограмметрии.

Примеры использования фотограмметрии

Фотограмметрия имеет множество применений в разных секторах.Архивист может использовать его для изучения и безопасного архивирования хрупких или исторически значимых объектов. В индустрии развлечений он используется для создания игр и фильмов. И теперь судебная медицина может использовать фотограмметрию для реконструкции мест преступлений.

Способы и методы сохранения объектов

Сетки хрупких предметов могут жить вечно в цифровом виде. Студенты и ученые могут изучать эти активы одновременно в нескольких учебных заведениях, не опасаясь разложения или разрушения образцов.Научные образцы, которые нелегко транспортировать, такие как следы окаменелостей, подвергаются гораздо меньшему риску, чем раньше. До начала фотограмметрии, если вы хотели изучить следы, тропы и норы животных, вам нужно было либо выкопать их из земли, что значительно увеличивает вероятность повреждения, либо залить ямы штукатуркой или другим отвердителем, позвольте этому затвердеть, и принесите форму в лабораторию. Использование гипсовых слепков в археологических исследованиях может помешать более совершенным методам. Объекты, доступные в цифровом виде, могут быть пересмотрены по мере развития и развития технологий.

Наиболее распространенная форма фотограмметрического захвата для исследовательского сообщества включает использование одной камеры. Можно добавить движущуюся базу, чтобы помочь захватить все направления и повысить согласованность результатов.

Рис. 10. Человеческий череп, захваченный для медицинских исследований.

Техника захвата для развлечения

Чтобы предотвратить травмы высокооплачиваемых актеров и актрис или избежать несчастных случаев смерти до завершения производства, видеоигры и фильмы часто используют фотограмметрические данные для создания цифровых сеток.Затем эти сетки подготавливаются для компьютерной графики с риггингом, очисткой и повторным освещением, а затем добавляются в сцены. Цифровые двойники заменяют невозможные, опасные или чрезмерные последовательности, такие как временной интервал или эффект времени пули в фильме The Matrix . Чтобы запечатлеть этот эффект, несколько камер расположены по дуге вокруг актеров, выполняющих сцену.

Самый распространенный стиль фотограмметрии, используемый в фильмах и играх, использует многокамерную фотограмметрию вместе с захватом движения.Персонаж фиксируется в цифровом виде с помощью массива, а затем подвергается фальсификации. (Риггинг — это процесс создания структуры внутри сетки, которой аниматоры могут манипулировать для эффективного и точного перемещения сетки.) Движение персонажа управляется захватом движения. Иногда сцены также снимаются фотограмметрически, и в большинстве фильмов с тяжелой компьютерной графикой сегодня используется та или иная форма фотограмметрии.

Преступная реконструкция

Фотограмметрия все чаще используется для реконструкции мест преступлений и сохранения существующих мест и объектов для дальнейшего изучения.Обычно через несколько дней после инцидента единственными оставшимися артефактами являются фотографии и сумки с вещественными доказательствами. Когда прокурорам или следователям необходимо воссоздать место преступления, не имея возможности физически добраться до места, использование гарнитур виртуальной реальности и фотограмметрических снимков мест может восстановить ситуацию, которая была на момент совершения преступления. Полностью зафиксированное местоположение с маркерами размера может дать точные результаты и обеспечить углы обзора для просмотра объектов таким способом, который может быть невозможен, даже если вы можете перейти к физическому местоположению, не вызывая беспокойства.Объекты также можно масштабировать и накладывать на другие объекты, чтобы обеспечить более полное представление о возможных событиях. Детективы могут анализировать сцены и объекты без какого-либо заражения или уничтожения улик.

Типы объемных захватов

По сравнению с давно устоявшимся принципом фотограмметрии, объемный захват — революционная новинка. Варианты аппаратного обеспечения обширны и быстро меняются; Возможности недорогих опций, таких как Intel ^® RealSense ™ Depth Camera, Structure Sensor * от Occipital и Microsoft Kinect * (устарело), ​​когда-то ограничивались очень дорогими сканерами исключительно высокого класса.

Рис. 11. Настройка Vive * VR с очками и контроллерами.

В январе 2018 года Variety сообщила об открытии нового специализированного объекта для захвата объемного видео под названием Intel® Studios, сообщив, что «Intel хочет помочь Голливуду освоить новое поколение иммерсивных медиа … по сути, производя высококачественный голографический контент для VR. , AR и тому подобное «.

Рисунок 12. Внутри новой Volumetric Capture Studio (Intel).

Узкополосные и широкополосные лазерные сканеры

Лазеры — это наиболее часто используемая технология объемного захвата.Учитывая, что лазеры — огромная и обширная тема, это общая дискуссия, посвященная лишь незначительной подгруппе лазерных сканеров, представленных на рынке.

Лазер может быть узкополосным или широкополосным. Узкие ленты могут изготавливаться с прочностью от класса 1 до класса 4, причем класс 1 является безопасным по своей природе, а класс 4 вызывает необратимые повреждения глаз и кожи. Коммерческие лазерные сканеры в основном относятся к категории 2a, в нижней части спектра класса 2, что означает, что временный просмотр не должен вызывать необратимых повреждений (для повреждения сетчатки потребуется 1000 секунд непрерывного просмотра, хотя при использовании лазера всегда рекомендуется соблюдать меры предосторожности. сканеры).Узкополосные лазерные сканеры дают наиболее точные результаты вплоть до микромиллиметрового диапазона с больших расстояний. Однако недостатками этой технологии являются стоимость, время сканирования и форматы файлов.

Сканер хорошего качества от одного из крупных производителей может легко стоить сотни долларов США. Время, необходимое для сканирования одной комнаты с очень точными результатами, часто превышает 24 часа. Если что-то в этой комнате движется во время сканирования, вы можете столкнуться с ореолом и другими проблемами.Еще один фактор стоимости — формат файла. Большинство крупных компаний создают собственные типы файлов данных сканирования. В результате вам часто приходится использовать проприетарное программное обеспечение компании для просмотра и преобразования, что увеличивает затраты и усложняет конвейер. IEEE призывает к стандартизованным форматам файлов, и уже продвинулся в области потребительских и академических исследований. Поскольку оборудование может быть сложно настроить и обслуживать, оно лучше подходит для профессионального использования сверхвысокого уровня.

Широкополосный лазер включает инфракрасный (ИК), который находится ниже видимого света. ИК-технология используется для создания широколучевого лазера, который излучает несколько импульсов в секунду с прикрепленным к нему рисунком. При отражении от объекта этот узор нарушается поверхностью объекта. Инфракрасная камера обнаруживает нарушения рисунка и по ним очень быстро вычисляет глубину. Одним из первых коммерчески доступных устройств в этой категории был Microsoft Kinect *. У Microsoft Kinect были некоторые проблемы, включая вторичное освещение (особенно солнечный свет), отражающие поверхности и проблемы с обнаружением некоторых пользователей.Microsoft * исправила многие проблемы в более поздних обновлениях программного обеспечения и прошивки, но в конечном итоге это устройство устарело. Разработчикам понравился недорогой и легкодоступный ИК-датчик, так что существует множество ответвлений самого популярного программного обеспечения для подключения датчиков (OpenNI *), предназначенных для его использования и подключения.

Даже более продвинутые системы, такие как Intel RealSense Depth Camera D400-Series, могут отключать свой ИК-излучатель и использовать солнце или любой внешний ИК-источник.Это экономичное решение может решить главную проблему, которая очень долго преследовала низкоуровневые датчики — солнечный свет. Большинство ИК-систем создают только свои собственные ИК-диаграммы; Intel принимает ИК-сигнал, отражающийся от любого объекта, и определяет его положение. Очевидные преимущества этой технологии включают более точное определение глубины, более быструю обработку и уменьшение количества необходимых камер. К недостаткам относятся часто зашумленные результаты, на краях отсутствует значительное количество деталей, а также повышенная технологическая сложность по сравнению с настройками с одной камерой.

Рис. 13. Камера глубины Intel® RealSense ™ серии D400 может использовать солнечный свет в качестве источника ИК-излучения.

Сканеры структурированного света

Следующий наиболее распространенный тип объемного захвата использует структурированное световое изображение. Примеры этих сканеров включают датчик затылочной структуры. Эти сканеры создают вспышки света высокой интенсивности со сверхвысокой скоростью, создавая узор на поверхности любого объекта. Система оценивает расстояние между точкой на объекте и камерой на основе количества времени, которое требуется системе, чтобы получить обратно свет, и степени искажения рисунка.

В сканерах со структурированным светом

используются многие из тех же концепций, что и в ИК-сканерах, но на эту технологию меньше влияют проблемы со светом (даже если яркий свет приводит к потере отслеживания). Эти сканеры имеют такую ​​же сложность и простоту использования, что и инфракрасные сканеры, и были разработаны в ответ на проблему инфракрасной светочувствительности.

Объемное воспроизведение

Объемное воспроизведение в форме видео сочетает в себе технологии ИК и структурированного света и продвигает концепцию фотограмметрии на один шаг вперед, чтобы создать полностью оцифрованный движущийся объект.Этот метод создает единую сетку в каждом кадре. Но при масштабировании до объемного видео возникает много разных проблем. Каждая камера (обычно более 40) должна быть синхронизирована. Каждый отдельный датчик (обычно от одной трети до одной четверти номеров камер) должен срабатывать с одинаковой скоростью или с той же частотой, умноженной на одну и ту же частоту, поскольку затем камеры теряют кадры, чтобы соответствовать скорости камеры. Если освещение не совсем правильное, это может повлиять на сетку. Например, галогенные лампы излучают световой импульс, и, хотя он не воспринимается обычным зрением, этот пульсации может мешать компьютерному зрению и сенсорным технологиям.

Время обработки длительное — часы, возможно, дни; даже студии самого высокого класса могут обрабатывать только шесть минут видео за целый день. Это вершина сложности, сложности и стоимости. Студии могут потратить миллионы долларов США просто на создание очень маленького круга, в котором может стоять человек, не намного шире, чем размах рук. Затем проблема сводится к стороне воспроизведения ресурсов. Выход одной секунды видео из необработанного объемного захвата составляет не менее 700 МБ.Этот вывод не может быть легко воспроизведен в его текущей форме, поэтому он должен быть оптимизирован — массово. Большинство объемных видео составляет от 18 до 28 МБ в секунду после этих процессов — все еще огромные, но с ними гораздо легче работать.

Рисунок 14, Объемное видео автора Тимоти Портера (см. Модель sketchfab).

Анализ стоимости и сложности фотограмметрии

У каждого обсуждаемого здесь стиля фотограмметрии есть свои плюсы и минусы. Рассмотрим затраты, преимущества и недостатки каждого из них в следующей таблице:

Таблица 1.Анализ затрат и выгод фотограмметрических методов.

Сравнение фотограмметрии
Стиль фотограмметрии	Стоимость	Льготы	Недостатки
Наведи и стреляй	50–5 000 долларов США	Простота настройки, быстрая съемка, портативность	Нет анимированных объектов, время захвата может быть довольно большим
Мультикамер	5 000–200 000 долларов США	Возможность захвата анимированных объектов, малое время захвата	Стоимость, портативность
Видео	50–5 000 долларов США	Самая простая установка Портативность	Качество ниже среднего, в зависимости от программного обеспечения, которое нужно пользователю для создания кадров из видео для импорта

Следующий график, представленный другим способом, иллюстрирует различные типы фотограмметрии по осям вычислительных потребностей и затрат.

Рисунок 15. Сравнение видов фотограмметрии.

Тенденции будущего обещают более высокое качество при меньших затратах

Объемное видео произведет революцию в том, как мы потребляем и используем контент, как и телевидение и компьютеры до этого. Технологии, которые в настоящее время используются для быстро меняющихся и машинно интерпретируемых потребностей, таких как навигация вокруг больших объектов в беспилотных автомобилях, станут настолько высококачественными, что смогут полностью перекрыть текущий технологический стек, необходимый для записи живых выступлений.Эволюция этой технологии идет быстрыми темпами как в потребительском, так и в коммерческом секторах. Вероятно, что нынешние технологии фотограмметрии будут превзойдены, если не полностью вытеснены, через несколько лет. Мы не можем знать, что займет его место, но, принимая во внимание законы физики, создание и захват светового луча останется фундаментальной необходимостью. Некоторые интересные варианты, которые мы, вероятно, увидим, включают Wi-Fi, радио и визуальный спектр света. В настоящее время наше культурное будущее и прогресс в этой технологической игровой среде переплетаются в месте, где объемный захват и фотограмметрия синонимичны просмотру.

Фотограмметрия на устройствах более низкого уровня стоимостью менее 5000 долларов США часто дает значительно лучший результат при сканировании объектов для изучения, архивирования или создания компьютерных ресурсов, чем со сканерами, сопоставимыми по цене. Хотя некоторые лидеры рынка, такие как Intel RealSense D4000, пытаются изменить правила игры с помощью недорогих сканеров, которые призваны изменить рынок, фотограмметрия по-прежнему остается лучшей технологией, если взвесить стоимость и качество.

Сводка

Технологии, относящиеся к фотограмметрии и объемному захвату, быстро меняются, но понимание различных типов объемного захвата, включая затраты, преимущества и сложность каждого из них, с текущими вариантами использования, как показано здесь, поможет вам на пути к их внедрению. технологии в ваш следующий проект, который вы можете опубликовать на Intel Developer Mesh.Вы можете найти нашу работу с Volumation на DevMesh и Siggraph 2018 Introduction to Volumation.

Об авторе

Тимоти Портер — пионер в области визуальных технологий и технический директор Underminer Studios. Он начал свою карьеру в видеоиграх в качестве технического художника, прежде чем перейти к деятельности в качестве серийного предпринимателя, а затем в качестве технического директора по конвейеру в Sony Pictures Imageworks. За свою карьеру он опубликовал более 50 наименований на разных платформах. Стремясь использовать парадигмы развлечений в передовых технологиях, Тим известен тем, что вдохновляет других на представление о безграничных возможностях, которые предоставляет технология, и воплощает это видение в жизнь.Он был признан Intel лучшим новатором 2017 года.

Underminer Studios использует VR / AR, чтобы очеловечить цифровой мир, отправляясь в фантастические места в сфере образования, развлечений, здравоохранения и бизнеса для получения более увлекательного опыта. Мы разрабатываем инновационные продукты, которые помогут определить будущее взаимодействия человека с компьютером; сочетание мощи технологий аналитики и визуализации для привлекательного использования. Узнайте больше о нашей работе с объемным захватом на VOLUMATION.

Прорыв в объемной 3D-печати: проецируемые изображения позволяют быстро создавать цельные объекты

Newswise — Похоже, что-то, что вы могли бы найти на борту Starship Enterprise.Проектор передает трехмерное видео в контейнер из светочувствительной смолы. Видео воспроизводится, пока контейнер вращается в течение нескольких минут — затем жидкость стекает, оставляя после себя законченный, полностью сформированный трехмерный объект.

Хотя это кажется научной фантастикой, это не так, благодаря ученым и инженерам Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL) и Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley), которые разработали совершенно новый метод высокоскоростной 3D-печати. называется компьютерной аксиальной литографией (CAL).Метод описан в журнале Science , опубликованном в Интернете 31 января.

«Это прорыв в области возможных методов аддитивного производства», — сказал инженер LLNL Максим Шустефф, соавтор статьи. . «Этот подход позволяет гораздо быстрее изготавливать интересные полимерные детали, что часто является узким местом, и теперь мы можем подумать об использовании материалов, которые не работают с более медленными послойными методами».

LLNL и Калифорнийский университет в Беркли подали совместный патент на технологию, которая основывается на новаторской работе, проделанной в обоих учреждениях в области многолучевого объемного аддитивного производства (VAM), и превосходит ее.Подобно методу трехлучевого лазера, который команда опубликовала ранее, CAL создает сразу целые детали. Однако, черпая вдохновение из компьютерной томографии (где рентгеновские лучи испускаются под разными углами для изображения трехмерного объема), CAL использует проецируемые фотоны для освещения похожей на сироп смолы, создавая непрерывно меняющееся видео проекций по мере вращения флакона. Подобно компьютерной томографии, выполненной в обратном порядке, проекции объединяются, образуя трехмерный объект, подвешенный в смоле. По словам исследователей, большинство сборок с использованием CAL занимает несколько минут, что во много раз быстрее, чем существующие методы 3D-печати из полимеров.

«Этот метод более мощный, чем другие концепции VAM, потому что он может создавать более сложные структуры без слоев при использовании стандартной проекционной технологии», — сказал Крис Спадаччини, директор Центра инженерных материалов и производства LLNL и соавтор книги. бумага. «Он бесслойный, он производит детали с хорошей шероховатостью поверхности, он быстрый, и мы считаем, что его можно масштабировать до гораздо больших размеров».

Используя проектор вместо нескольких лазерных лучей (что требовало от ученых учета и настройки каждого луча), исследователи продемонстрировали, что они могут направлять 1440 различных проекций (четыре луча на градус в трехмерном пространстве) на смолу во время ее вращения.По словам исследователей, это упрощает управление процессом по сравнению с другими лазерными волюметрическими методами и обеспечивает гораздо более широкую геометрическую гибкость, такую ​​как легкое создание кривых и гладких поверхностей. По словам исследователей,

CAL также дешевле, чем многолучевой объемный подход, поскольку в нем используется стандартный коммерческий проектор и стандартные химические вещества. Гибкость, широкий спектр материалов и простота использования делают CAL многообещающей технологией для промышленности, где ученые видят потенциальные применения в области национальной безопасности, космоса, оптики, авиакосмической промышленности, науки о жизни, медицины, стоматологии, автомобилестроения и потребительских товаров длительного пользования.

На разработку метода CAL ушло два года. В 2016 году аспирант Калифорнийского университета в Беркли и со-ведущий автор Бретт Келли, который работал над объемным проектом в LLNL, и его профессор Калифорнийского университета в Беркли Хайден Тейлор решили, что необходим альтернативный метод для расширения геометрической свободы и печати более произвольных, сложных объектов. . Они придумали решение, которое будет использовать вычислительные средства компьютерной томографии для построения трехмерных изображений. Затем Келли познакомилась с доктором философии Калифорнийского университета в Беркли. Студент Индрасен Бхаттачарья на выпускном курсе по вычислительной визуализации в Калифорнийском университете в Беркли, где они представили первое доказательство принципиальной демонстрации в качестве классного проекта.

«Объемная многолучевая печать позволяла быстро изготавливать детали, но основным недостатком было то, что это была простая геометрия», — сказал Тейлор. «Ключевым открытием, которое делает CAL намного более геометрическим, является введение вращения по отношению к светочувствительному материалу. Количество степеней свободы можно увеличивать по желанию. Мы поняли, что можем адаптировать томографическое изображение и перевернуть его с ног на голову для создания объектов, даже если они вообще не обладают какой-либо симметрией ».

Процесс начинается с модели автоматизированного проектирования (САПР).Проекция рассчитывается для каждого угла, исследователи запускают алгоритм оптимизации, и в результате получается серия изображений, которые появляются в виде вращающейся видеопроекции, которую можно воспроизводить со скоростью, скорректированной в соответствии с вращением пузырька со смолой. Через несколько минут появляется трехмерная структура, исследователи прекращают воздействие и сливают неотвержденную жидкость, оставляя только готовый продукт.

Хотя оборудование, необходимое для выполнения клиентских лицензий, не является сложным физически, программное обеспечение и математика, лежащие в основе этого процесса, сложны.Работа требовала от исследователей понимания того, как свет взаимодействует с полимерным материалом. Бхаттачарья, соавтор статьи, реализовал модифицированную версию алгоритма «фильтрованной обратной проекции», который использует ограниченную оптимизацию для создания последовательности 2D-изображений только с положительными значениями. Алгоритм установил математическую основу, которая будет распределять правильную дозу света для должного затвердевания смолы и создания желаемого объекта.

«В обычном многослойном аддитивном производстве печатаемые слои совпадают со слоями, которые входят в ваш проектный файл, который сообщает принтеру, что печатать — то, что вы видите, по сути, и есть то, что вы получаете», — сказал Бхаттачарья.«Однако в этом случае мы проецируем изображения, которые проходят через весь объем, и когда они все объединены, вы получаете трехмерный объем, который выглядит так, как будто вам нужно напечатать. Мы должны с самого начала применить вычисления, чтобы вычислить, какими будут проецируемые изображения. Без вычислений печать невозможна ».

Первые эксперименты с CAL начались осенью 2016 года. Для первого теста группа из Беркли успешно напечатала 2D-модель логотипа Cal, а затем — простые 3D-модели атомов и сфер.Последующие тестовые детали, напечатанные в Беркли и Ливерморе, включали небольшую модель самолета, решетчатые конструкции, отсоединенную сферу внутри клетки, линзу и миниатюрную версию знаменитой скульптуры Родена «Мыслитель». Самым большим объектом была модель линии нижней челюсти размером с человека, показывающая, что CAL можно использовать для создания зубных имплантатов.

Одна из частей, отвертка, свидетельствует об уникальной способности CAL «печатать поверх» — печатать полимерный объект поверх существующего.По словам Келли, когда-нибудь эта концепция может быть использована в персонализированном спортивном инвентаре, обуви, одежде и слуховых аппаратах. Другая часть, мостовая структура, показала, что исследователи могут устранить необходимость в жертвенных поддерживающих структурах, которые требуются традиционными методами печати. Многие части были созданы студентом Калифорнийского университета в Беркли и со-ведущим автором Хоссейном Хейдари.

«Тот факт, что объект появляется внутри объема неотвержденного материала и поддерживается силами плавучести окружающей жидкости, впервые делает возможной 3D-печать без опоры.- сказал Хейдари. «Среди всех других преимуществ, которые это дает, теперь мы можем печатать чрезвычайно тонкие микроструктуры на мягких материалах, таких же деформируемых, как желе, которое мы едим. Это может устранить многие производственные ограничения, с которыми тканевые инженеры и сообщество специалистов по биопечати сталкивались долгое время ».

Хейдари сказал, что исследователи продемонстрировали практически нулевые отходы материалов и 100-процентную возможность повторного использования неотвержденного материала, что является еще одним преимуществом трехмерной печати без поддержки.Келли сказал, что технология CAL также открывает двери для печати такими материалами, как чрезвычайно вязкие полимерные смолы, которые нельзя использовать с традиционной послойной 3D-печатью.

«Теперь мы можем взять практически любой произвольный объект из файла дизайна и сформировать его как единое целое, а не слой за слоем», — сказал Келли. «Это совершенно новый процесс, и мы только прикоснулись к его возможностям. Я рассматриваю это как новую категорию технологий аддитивного производства, которая может открыть многое.Мне не терпится увидеть, как мы и другие исследователи пойдем с этим ».

Проект финансировался программой LLNL по лабораторным исследованиям и разработкам (LDRD) и за счет средств преподавателей Калифорнийского университета в Беркли. Чтобы устранить любые ограничения геометрии, команда LLNL фокусирует новый проект LDRD на изучении большего количества материалов с упором на химию и трехмерное поведение смолы. Команда Калифорнийского университета в Беркли участвует в проекте LDRD и заинтересована в разработке приложений для биологических наук, таких как мягкие материалы и тканевая инженерия.По словам исследователей, там будут продолжены работы по созданию конструкций гораздо большего объема.

«Это отличный пример того, как сотрудничество между людьми с разным опытом и знаниями может привести к созданию действительно инновационных новых технологий», — сказал Келли. «Я взволнован тем, как эти совместные усилия позволили получить новые результаты, которые, возможно, не были бы материализованы, если бы все эти умы не работали над проблемой».

Технология уже вызывает интерес у коммерческих партнеров.Шустефф из LLNL сказал, что он «воодушевлен» возможностями промышленного внедрения, но чтобы продемонстрировать коммерческую жизнеспособность, исследователи должны будут продемонстрировать, что метод достаточно надежен и геометрически точен. В целом, он считает CAL значительным достижением в области 3D-печати и методом с потенциально повсеместным воздействием.

«Мы видели много изменений, но это говорит о том, что есть еще много возможностей для разработки различных подходов», — сказал Шустефф. «Я действительно надеюсь, что это будет совершенно новая область, потому что теперь люди могут думать таким образом, создавая целую часть сразу.В этом ключе научное сообщество найдет новые способы формирования доставки энергии. Это еще один важный и новый инструмент в нашем наборе инструментов, и интересно видеть, куда он может пойти ».

Основанная в 1952 году Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса (www.llnl.gov) предоставляет решения наиболее важных проблем национальной безопасности нашей страны с помощью инновационных научных, инженерных и технологических достижений. Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса находится в ведении компании Lawrence Livermore National Security, LLC для США.S. Национальное управление по ядерной безопасности Министерства энергетики США.

— END —

Что такое объемный захват и фотограмметрия? — EF EVE

Объемный захват и фотограмметрия

В этой статье подробно объясняется, что такое объемное видео и фотограмметрия и как они используются в играх, VR, AR. Фотограмметрия существует с середины 19 века. Первые итерации метода в основном использовались для измерения и интерпретации фотографических изображений, создания топографических карт, а также структур изображений электромагнитного излучения.

С годами технология превратилась в более сложные области применения. Более поздние варианты фотограмметрии были применены для извлечения 3D-измерений из 2D-данных, таких как фотографии. Он также использовался для извлечения других обширных фрагментов информации из фотографий, таких как цветовые диапазоны и значения, такие как окклюзия окружающей среды, альбедо или металличность. Эти данные впоследствии используются для физического рендеринга.

Современное использование традиционной фотограмметрии позволяет извлекать из изображений более детальную информацию.Это начинает находить актуальность с новыми технологиями, такими как виртуальная реальность.

Среда объемного видео и фотограмметрии в VR

Как это работает?

Современная фотограмметрия предполагает получение большого количества изображений или использование нескольких камер, установленных в сферической формации, для захвата сцены. Каждая камера в буровой установке установлена ​​под углом, так что ее поле обзора может перекрывать поля зрения окружающих камер. Перекрытие позволяет редакторам создавать цельные и непрерывные кадры без пропусков.Существуют профессиональные фотограмметрические камеры, которые также можно использовать для той же цели и которые работают так же, как ручные установки.

После съемки редакторы сшивают отснятый материал, чтобы создать единый и непрерывный опыт. Они делают это с помощью фотограмметрического программного обеспечения, такого как Reality Capture . Он обнаруживает и сопоставляет достопримечательности на изображениях. Когда точки совпадают, создается точка в трехмерном пространстве, которая также будет включать информацию о цвете.На изображении миллионы таких точек.

Это разреженное облако представляет собой ядро ​​фотограмметрического процесса. Его можно передавать через другие системы и преобразовывать в плотное облако точек или даже в высокополигональную сетку. Его также можно оптимизировать, а затем доработать, чтобы избавиться от точек, которые не считаются шумом.

Физическая форма камеры, используемая в фотограмметрии, может показаться архаичным способом захвата иммерсивных кадров.На самом деле, этот метод захвата широко используется. Однако фотограмметрия способна фиксировать только неподвижные, а не движущиеся объекты. Он отлично подходит для больших VR-сред, поскольку без какого-либо моделирования вы можете создавать впечатления от прогулки. Однако технология, называемая объемным видео, позволяет снимать движущиеся объекты. Он привносит в виртуальную реальность самую важную деталь — реальных людей.

И фотограмметрия, и объемный захват используют изображения с датчиков и камер для создания трехмерного облака точек.Его можно легко внедрить в игровые движки, приложения виртуальной реальности и дополненную реальность. Однако фотограмметрия используется для сред, а объемное видео — для движущихся объектов, персонажей.

Принцип фотограмметрии. Схема триангуляции

Основным методом фотограмметрии является триангуляция, которая подразумевает формирование линий взгляда из двух изображений. Впоследствии линии взгляда можно математически пересечь для получения трехмерных координат опорных точек на изображении.В фотограмметрии неподвижные изображения обрабатываются для создания трехмерной сетки высокого разрешения. Получающаяся в результате трехмерная сетка представляет собой сложную структуру, которую можно использовать для создания игровых сред с низким разрешением.

Основное ограничение фотограмметрии как метода создания контента заключается в том, что результат статичен. Снимки также необходимо редактировать после обработки, что может занять много времени.

Почему объемный захват меняет правила игры Объемное видео в виртуальной реальности.

Технология объемного захвата также предполагает использование нескольких камер для съемки человека с разных точек зрения. Эти кадры впоследствии анализируются программным обеспечением. Он сшивает кадры в реальном времени и воссоздает точки обзора отснятого материала в виде полностью объемного человека.

Объемный захват также влечет за собой создание облака точек, но с добавлением коэффициента движения. В объемном видео облако точек создается из последовательности кадров.Таким образом, объемный захват может записывать не только местоположение, но и исполнение или последовательность движений. Он имеет временной фактор, в отличие от статической 8-битной графики в фотограмметрии. Таким образом, объемный захват можно использовать для создания очень реалистичных интерактивных персонажей.

Рабочие процессы объемного захвата Объемный захват EF EVE ™ с 4 Azure Kinect

Объемные видео могут быть созданы с использованием рабочих процессов на основе точек или рабочих процессов на основе сетки (например, в фотограмметрии).Эти рабочие процессы не исключают друг друга; вам не нужно выбирать то или другое. Вы можете использовать их в сочетании для создания объемных видеороликов.

Рабочие процессы на основе точек приобретают все большее распространение по сравнению с традиционной трехмерной сеткой, когда дело доходит до объемного захвата. В этом рабочем процессе окончательные данные упаковываются в виде точек или частиц в трехмерном пространстве с включенной в них информацией о размере точки и цвете. Точечный рабочий процесс обеспечивает большую плотность информации, а также контент с очень высоким пространственным разрешением.Он имеет очень высокие скорости передачи данных, которые все еще не могут адекватно обрабатываться текущими видеокартами, которые более привыкли к конвейеру на основе сетки.

EFV Объемное видео EVE с народным танцором

После получения объемных данных они редактируются и обрабатываются с помощью программного обеспечения. Большинство из них являются собственностью и недоступны для общественности. Однако в настоящее время одна компания EF EVE имеет общедоступную подписку. Он может автоматически калибровать и обрабатывать данные с 10 датчиков.Окончательный продукт для объемного захвата можно затем просмотреть с помощью гарнитуры виртуальной реальности, дополненной реальности или просто в Интернете.

По мере того, как иммерсивный мир постепенно становится новой нормой, объемный захват станет стандартной техникой для создания 3D-контента.