Новая технология точно оцифровывает прозрачные объекты: фотореалистичные трехмерные изображения могут использоваться для фильмов, виртуальной реальности или материального дизайна.

«За счет более точной оцифровки прозрачных объектов наш метод помогает нам приблизиться к устранению барьера между цифровым и физическим миром», — сказал Джонатан Стетс, Технический университет Дании и соруководитель исследовательской группы, которая разработала конвейер. «Например, это может позволить дизайнеру поместить физический объект в цифровую реальность и проверить, как будут выглядеть изменения объекта».Прозрачные объекты сложно оцифровать, потому что их внешний вид почти полностью зависит от их окружения. Хотя компьютерный томограф может получить четкую форму объекта, для этого необходимо удалить объект из окружающей его среды и осветить, что также необходимо для точного воссоздания внешнего вида объекта.Исследователи подробно описывают свой подход к оцифровке прозрачных объектов в журнале The Optical Society Journal Applied Optics.

Ключевым нововведением в разработке нового метода стало использование роботизированной руки для записи точного местоположения двух камер, используемых для изображения сцен, содержащих четкий объект. Эта подробная пространственная информация позволила исследователям сделать фотографии сцены, удалить объект и отсканировать его с помощью компьютерного томографа, а затем снова поместить в сцену — как в цифровом виде, так и в реальной жизни — для точного сравнения с реальным. сцена и ее виртуальная реконструкция.

Попиксельное сравнение «Роботизированная рука позволяет нам получать фотографию и 2D-вычисленное или визуализированное изображение, которое можно сравнивать пиксель за пикселем, чтобы определить, насколько хорошо изображения совпадают», — сказал Алессандро Даль Корсо, соруководитель компании исследовательская группа. «Это количественное сравнение было невозможно с предыдущими методами и требует чрезвычайно точного согласования между цифровым рендерингом и фотографией».После того, как цифровые версии объектов завершены, метод предоставляет информацию о свойствах материала объекта, которые отличаются от его формы. «Это позволяет отсканированным стеклянным объектам по-прежнему выглядеть реалистично, когда они помещены в совершенно другую цифровую среду», — пояснил Йеппе Фрисвад, член исследовательской группы. «Например, его можно разместить на столе в цифровой гостиной или на стойке в виртуальной кухне».Используя оптическую установку, содержащую легкодоступные компоненты, исследователи протестировали свой новый рабочий процесс, оцифровав три сцены, каждая из которых содержит разные стеклянные объекты на столе с бело-серым фоном в виде шахматной доски. Они начали с получения структурированных световых сканирований сцены, метода визуализации, который использует деформацию проецируемого рисунка для расчета глубины и поверхностей объектов в сцене.

Они также использовали хромированную сферу, чтобы получить 360-градусное изображение окружающей среды. Сцена была освещена светодиодами, расположенными по дуге, чтобы запечатлеть, как свет, исходящий под разными углами, взаимодействует с непрозрачными частями сцены. Исследователи также отдельно сканировали стеклянные объекты в компьютерном томографе, который предоставил информацию для восстановления поверхности объекта. Наконец, цифровая версия сцены и визуализированный стеклянный объект были объединены для создания трехмерного представления всей сцены.

Количественный анализ показал, что изображения цифровой сцены и реальной сцены хорошо совпадают и что каждый шаг нового рабочего процесса обработки изображений способствует схожести между визуализированными изображениями и фотографиями.«Поскольку фотографии сделаны в контролируемых условиях, мы можем проводить количественные сравнения, которые можно использовать для улучшения реконструкции», — сказал Фрисвад. «Например, трудно судить на глаз, является ли поверхность объекта, восстановленная с помощью компьютерной томографии, точной, но если сравнение показывает ошибки, то мы можем использовать эту информацию для улучшения алгоритмов, восстанавливающих поверхность на основе компьютерной томографии».Новый способ измерения оптических свойств Этот подход также обеспечивает бесконтактный способ измерения оптических свойств материала. Это делает эту технику потенциально полезной для широкого спектра приложений, помимо фильмов и виртуальной реальности.

Например, этот подход может позволить исследователям создать цифровую визуализацию объекта, а затем настроить параметр, такой как показатель преломления, чтобы лучше понять свойства реального материала. В то время как предыдущие технологии иногда требовали откола части объекта для измерения его оптических свойств, новый метод может быть полезен для анализа редких или ценных прозрачных объектов без повреждения объекта. Эту технику можно также применять, чтобы помочь инженерам усовершенствовать дизайн или производство прозрачных продуктов.

Исследователи хотят расширить свой подход к другим задачам 3D-рендеринга, таким как рендеринг объектов с металлическим блеском или полупрозрачных объектов. Они также работают над способами ускорения получения различных изображений и сканированных изображений, чтобы этот подход можно было использовать для обеспечения качества при производстве прозрачных продуктов.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *