Modellazione e rendering basati su immagini: Esplorare il realismo visivo: tecniche di visione artificiale

Di Fouad Sabry

Che cos'è la modellazione e il rendering basati su immagini

Nella computer grafica e nella visione artificiale, i metodi di modellazione e rendering basati su immagini (IBMR) si basano su una serie di immagini bidimensionali di una scena per generare un modello tridimensionale e quindi eseguire il rendering di alcune nuove viste di questa scena.

Come trarne vantaggio

(I) Approfondimenti, e convalide sui seguenti argomenti:

Capitolo 1: Modellazione e rendering basati su immagini

Capitolo 2: Computer grafica 2D

Capitolo 3: Proiezione 3D

Capitolo 4: Campo luminoso

Capitolo 5: Sintesi della vista

Capitolo 6: Codificatore automatico

Capitolo 7: Tensore di struttura

Capitolo 8: Classificazione degli oggetti basata sulla segmentazione

Capitolo 9: Conversione da 2D a 3D

Capitolo 10: Codificatore automatico variazionale

(II) Rispondere al pubblico top domande sulla modellazione e sul rendering basati su immagini.

(III) Esempi reali dell'utilizzo della modellazione e del rendering basati su immagini in molti campi.

A chi è rivolto questo libro

Professionisti, studenti universitari e laureati, appassionati, hobbisti e coloro che desiderano andare oltre le conoscenze o le informazioni di base per qualsiasi tipo di modellazione e rendering basati su immagini.

 

 

• Lingua: Italiano
• Editore: Un Miliardo Di Ben Informato [Italian]
• Data di uscita: 5 mag 2024

Anteprima del libro

Capitolo 1: Modellazione e rendering basati su immagini

Nella computer grafica e nella visione artificiale, le tecniche di modellazione e rendering basate su immagini (IBMR) utilizzano una raccolta di fotografie bidimensionali di una scena per produrre un modello tridimensionale e quindi eseguire il rendering di alcune viste innovative di questa scena.

Utilizzando il metodo convenzionale della computer grafica, è stato creato un modello geometrico tridimensionale e riproiettato su un'immagine bidimensionale. Al contrario, la visione artificiale si occupa principalmente di riconoscere, raggruppare ed estrarre caratteristiche (bordi, volti, ecc.) da una determinata immagine e quindi tentare di interpretarle come informazioni tridimensionali. La modellazione e il rendering basati su immagini consentono l'uso di diverse foto bidimensionali per generare immagini bidimensionali innovative senza la necessità di modellazione manuale.

Invece di valutare solo il modello fisico di un solido, gli approcci IBMR in genere enfatizzano maggiormente la modellazione della luce.

L'IBMR si basa sulla funzione di illuminazione plenottica, che è una parametrizzazione del campo luminoso.

La funzione plenottica descrive i raggi luminosi contenuti all'interno di un determinato volume.

Può essere rappresentato con sette dimensioni: un raggio è definito dalla sua posizione (x,y,z) , dal suo orientamento (\theta ,\phi ) , dalla sua lunghezza d'onda (\lambda ) e dal suo tempo (t) : P(x,y,z,\theta ,\phi ,\lambda ,t) .

Gli approcci IBMR tentano di approssimare la funzione plenottica al fine di creare un nuovo insieme di immagini bidimensionali da un altro insieme di immagini bidimensionali.

Data l'elevata dimensionalità della funzione, le tecniche pratiche impongono restrizioni sui parametri per abbassare questo numero (tipicamente da 2 a 4).

Il morphing della vista genera una transizione dell'immagine.

L'imaging panoramico crea panorami combinando foto separate in mosaici.

Lumigraph dipende da un denso campionamento di una scena.

L'intaglio spaziale crea un modello tridimensionale basato su un'analisi di foto-coerenza.

{Fine Capitolo 1}

Capitolo 2: Computer grafica 2D

La generazione di immagini digitali su un computer, in genere da modelli bidimensionali (come modelli geometrici 2D, testo e immagini digitali) e l'utilizzo di metodi personalizzati per questi tipi di modelli è nota come computer grafica 2D. Potrebbero essere intesi sia i modelli stessi che il campo dell'informatica che li include.

La tipografia, la cartografia, il disegno tecnico, la pubblicità, ecc. sono tutti esempi di applicazioni che si basano sulla computer grafica 2D. In questi casi i modelli bidimensionali sono preferiti alla computer grafica tridimensionale perché consentono un maggiore controllo diretto sull'immagine. Questo perché l'immagine bidimensionale è più di una semplice rappresentazione di un oggetto del mondo reale; Ha anche un valore semantico aggiuntivo (il cui approccio è più simile alla fotografia che alla tipografia).

Le descrizioni dei documenti basate su tecniche di computer grafica 2D possono essere significativamente più piccole dell'immagine digitale corrispondente in molti campi, tra cui il desktop publishing, l'ingegneria e il business. Poiché questa rappresentazione può essere renderizzata a risoluzioni variabili per adattarsi a una varietà di dispositivi di output, è anche più versatile. Questo è il motivo per cui i file grafici 2D sono comunemente utilizzati per l'archiviazione e il trasporto di documenti e immagini.

I dispositivi di grafica vettoriale degli anni '50 hanno aperto la strada alla prima computer grafica 2D. Nei decenni successivi, i dispositivi basati su raster sono diventati la norma. Due delle innovazioni più importanti in questo campo sono il linguaggio PostScript e il protocollo X Window System.

Nei modelli grafici 2D sono possibili combinazioni di modelli geometrici (noti anche come grafica vettoriale), immagini digitali (note anche come grafica raster), testo da comporre (descritto in base al contenuto, allo stile e alla dimensione del carattere, al colore, alla posizione e all'orientamento), funzioni ed equazioni matematiche e altri tipi di informazioni. Le trasformazioni geometriche bidimensionali, come la traslazione, la rotazione e la scalatura, consentono una manipolazione facile e precisa di queste parti. Un oggetto con un metodo di auto-rendering, un processo che assegna arbitrariamente i colori ai pixel dell'immagine, descrive l'immagine in grafica orientata agli oggetti. Nei paradigmi di programmazione orientati agli oggetti, i modelli complessi sono costruiti a partire da sottomodelli.

I principi della geometria euclidea, In geometria, una traslazione sposta ogni punto di una certa distanza fissa in una certa direzione.

Un tipo di moto rigido è la traslazione; Altri tipi includono la rotazione e la riflessione.

È anche possibile pensare a una traslazione come al processo di aggiunta di un vettore costante a ciascun punto, o come se l'origine del sistema di coordinate fosse spostata.

Un operatore di traslazione è un operatore T_\mathbf{\delta} tale che T_\mathbf{\delta} f(\mathbf{v}) = f(\mathbf{v}+\mathbf{\delta}).

Quando v è un vettore costante, allora la traslazione Tv funzionerà come Tv(p) = p + v.

In teoria, se T è una traslazione, se A è un sottoinsieme e T è una funzione, allora la traduzione di A per T è l'immagine di A sotto T.

La traduzione di A da Tv è spesso scritta A + v.

Ogni traslazione in uno spazio euclideo è anche un'isometria. L'insieme di tutte le traslazioni è chiamato gruppo di traslazione T, ed è un sottogruppo ordinario del gruppo euclideo E, essendo isomorfo allo spazio stesso (n ). Il gruppo ortogonale O è un isomorfismo del gruppo quoziente E(n) di T. (n):

E(n ) / T ≅ O(n ).

A differenza di una trasformazione lineare, una traslazione è una trasformazione affine, L'operatore di traslazione è in genere rappresentato da una matrice, che lo rende lineare, quando vengono utilizzate coordinate omogenee.

Quindi scriviamo il vettore tridimensionale w = (wx, wy, wz) usando 4 coordinate omogenee come w = (wx, wy, wz, 1).

Ogni vettore omogeneo p (in coordinate omogenee) deve essere moltiplicato per questa matrice di traslazione se un oggetto deve essere traslato da un vettore v:

T_{\mathbf{v}} = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & v_x \\ 0 & 1 & 0 & v_y \\ 0 & 0 & 1 & v_z \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix}

Il prodotto della moltiplicazione è quello mostrato nella tabella seguente:

T_{\mathbf{v}} \mathbf{p} = \begin{bmatrix} 1 & 0 & 0 & v_x \\ 0 & 1 & 0 & v_y\\ 0 & 0 & 1 & v_z\\ 0 & 0 & 0 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} p_x \\ p_y \\ p_z \\ 1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} p_x + v_x \\ p_y + v_y \\ p_z + v_z \\ 1 \end{bmatrix} = \mathbf{p} + \mathbf{v}

Per trovare l'inversa di una matrice di traslazione, è sufficiente invertire la direzione del vettore:

T^{-1}_{\mathbf{v}} = T_{-\mathbf{v}} . \!

Allo stesso modo, moltiplicando i vettori si ottiene il prodotto di due matrici di traslazione:

T_{\mathbf{u}}T_{\mathbf{v}} = T_{\mathbf{u}+\mathbf{v}} . \!