Ποιο είναι το οπτικό κύτος;

Στην απεικόνιση υπολογιστή, ένα οπτικό κύτος είναι το τρισδιάστατο (3D) σχήμα ενός αντικειμένου που προκύπτει από πολλαπλές δισδιάστατες (2D) εικόνες που λαμβάνονται σε διαφορετικές γωνίες γύρω από το αντικείμενο που προσεγγίζεται.Τα επιφανειακά δεδομένα σχετικά με το σχήμα ενός αντικειμένου επιτυγχάνονται με την ανίχνευση του περιγράμματος ενός αντικειμένου σε μια εικόνα, δημιουργώντας ουσιαστικά μια σιλουέτα του αντικειμένου χωρίς συγκεκριμένη εσωτερική υφή ή λεπτομέρεια.Μια συλλογή από σιλουέτες, όλα που εξάγονται από εικόνες που λαμβάνονται σε διαφορετικές οπτικές γωνίες, συναρμολογούνται σε 3D χώρο και η περιοχή μεταξύ γνωστών σημείων περιγράμματος παρεμβάλλεται για να σχηματίσει ένα 3D αντικείμενο που έχει το γενικό 3D περίγραμμα του πραγματικού αντικειμένου, αν και ίσως χωρίς τόσο πολύσυγκεκριμένες λεπτομέρειες.Η διαδικασία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ενός οπτικού κύτους, επίσης γνωστή ως σχήμα-silhouette (SFS), μπορεί να είναι ταχύτερη, λιγότερο εντατική και λιγότερο δαπανηρή για την υλοποίηση από ορισμένες στερεοσκοπικές τεχνικές για τη λήψη 3D κίνησης ή την ανίχνευση του σχήματος των 3D αντικειμένων.Ορισμένες από τις εφαρμογές που χρησιμοποιούν το οπτικό κύτος περιλαμβάνουν ανίχνευση εμποδίων οράματος υπολογιστή, σύλληψη κίνησης για ιατρικούς ή άλλους αναλυτικούς σκοπούς και εικονική σάρωση αντικειμένων 3D όταν το SFS εκτελείται σε εξαιρετικά ελεγχόμενες συνθήκες.

Η διαδικασία σχηματισμού του οπτικού κύτους ενός αντικειμένουΑπό ένα σύνολο εικόνων περιλαμβάνει την απομόνωση της σιλουέτας του αντικειμένου από το φόντο στις εικόνες.Η ακριβής τοποθεσία και ο προσανατολισμός των φωτογραφικών μηχανών που χρησιμοποιούνται για την απόκτηση των εικόνων είναι επίσης σημαντικές για τη διαδικασία.Σε κάθε εικόνα, μια ευθεία διαδρομή είναι κατασκευασμένη από το επίπεδο προβολής της εικόνας στο χώρο της σκηνής και τελειώνει στα περιγράμματα του αντικειμένου που απεικονίζεται.Αυτό γίνεται για κάθε εικόνα και την περιοχή όπου κάθε μία από τις διαδρομές, που μοιάζουν με κώνους σε ένα 3D περιβάλλον, ο σταυρός δίνει έναν πολύ τραχύ, μπλοκ όγκο που περιέχει το αντικείμενο μέσα στις διαστάσεις της σκηνής.Για ορισμένες εφαρμογές, όπως το όραμα του υπολογιστή, αυτές οι πληροφορίες είναι αρκετές για να επιτρέψουν την αποφυγή βασικών εμποδίων.

Οι σιλουέτες μπορούν να βελτιωθούν περαιτέρω, ώστε οι μικρότερες γεωμετρικές λεπτομέρειες μεταφράζονται στο οπτικό κύτος.Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν τρύπες στο αντικείμενο, όπως μπορεί να συμβεί εάν το οπτικό κύτος κατασκευάστηκε από εικόνες ενός ανθρώπου με τα πόδια μακριά ή τα χέρια απλωμένα.Ένα χαρακτηριστικό ενός σχήματος αντικειμένου που δεν μπορεί να καταγραφεί με ακρίβεια με τεχνικές SFS είναι μια κοίλη επιφάνεια, επειδή δεν συμβάλλει στη σιλουέτα.

Η τεχνική SFS για τη δημιουργία του οπτικού κύτους ενός αντικειμένου μπορεί να είναι απίστευτα λεπτομερής και ακριβής εάν οι βελτιωμένοι αλγόριθμοιχρησιμοποιούνται σε συνδυασμό με ελεγχόμενες συνθήκες για τη δημιουργία των εικόνων πηγής.Αυτές οι συνθήκες μπορούν να περιλαμβάνουν μια ενιαία, συνεπή πηγή φωτός, ένα στατικό και μετρήσιμο υπόβαθρο και κάμερες που βαθμονομούνται με ακρίβεια.Δεδομένων αυτών των συνθηκών, μπορούν να κατασκευαστούν πολύ ακριβή τρισδιάστατα μοντέλα αντικειμένων και η σύλληψη κίνησης μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς την ανάγκη για δείκτες, ιχνηθέτες ή ειδικό εξοπλισμό πέρα από τις κάμερες.