Карта глубины - Depth map

Эта статья посвящена методам записи расстояний с точки обзора. Для изменения геометрии поверхностей - или иллюзии этого - в компьютерной графике см. Карта высот и Отображение рельефа.
Трехмерный (3D)
компьютерная графика
Activemarker2.PNG
Основы
Основное использование
похожие темы

В 3D компьютерной графике и компьютерное зрение, а карта глубины представляет собой изображение или канал изображения, который содержит информацию о расстоянии поверхностей объектов сцены от точки обзора. Этот термин связан с и может быть аналогом буфер глубины, Z-буфер, Z-буферизация и Z-глубина.[1] «Z» в этих последних терминах относится к соглашению, согласно которому центральная ось обзора камеры находится в направлении оси Z камеры, а не к абсолютной оси Z сцены.

Примеры

  • Кубическая структура

  • Карта глубины: чем ближе, тем темнее

  • Карта глубины: чем ближе к фокальной плоскости, тем темнее

Здесь можно увидеть две разные карты глубины вместе с исходной моделью, из которой они получены. Первая карта глубины показывает яркость пропорционально расстоянию от камеры. Более близкие поверхности темнее; другие поверхности светлее. Вторая карта глубины показывает яркость по отношению к расстояниям от номинальной фокальной плоскости. Поверхности ближе к фокальная плоскость темнее; Поверхности, расположенные дальше от фокальной плоскости, светлее (как ближе к точке обзора, так и дальше от нее).[нужна цитата ]

Использует

Эффект тумана
Эффект малой глубины резкости

Карты глубины имеют ряд применений, в том числе:

  • Имитация эффекта однородно плотных полупрозрачных материалов внутри сцены, таких как туман, дым или большие объемы воды.
  • Моделирование мелководья глубина резкости - где некоторые части сцены кажутся не в фокусе. Карты глубины можно использовать для выборочного размытия изображения в различной степени. Малая глубина резкости может быть характеристикой макросъемка и поэтому техника может быть частью процесса миниатюрная подделка.
  • Z-буферизация и z-culling - методы, которые можно использовать для повышения эффективности рендеринга 3D-сцен. Их можно использовать для идентификации объектов, скрытых от просмотра и, следовательно, игнорируемых для некоторых целей визуализации. Это особенно важно в приложениях реального времени, таких как компьютерные игры, где должна быть доступна быстрая последовательность завершенных визуализаций, чтобы они отображались с регулярной и фиксированной скоростью.
  • Отображение теней - часть одного процесса, используемого для создания теней, отбрасываемых освещением в компьютерной 3D-графике. В этом случае карты глубины рассчитываются с точки зрения источников света, а не наблюдателя.[2]
  • Для предоставления информации о расстоянии, необходимой для создания и создания автостереограммы и в других связанных приложениях, предназначенных для создания иллюзии трехмерного просмотра через стереоскопия .
  • Подповерхностное рассеяние - может использоваться как часть процесса добавления реализма путем имитации полупрозрачных свойств полупрозрачных материалов, таких как человеческая кожа.
  • В компьютерное зрение Карты глубины одно- или многоракурсных изображений или другие типы изображений используются для моделирования 3D-форм или реконструировать их.[3] Карты глубины могут быть созданы 3D сканеры[4] или же реконструирован из нескольких изображений.[5]
  • В Машинное зрение и компьютерное зрение, позволяющее обрабатывать трехмерные изображения с помощью средств обработки двухмерных изображений.
Создание и реконструкция 3D-форм из одно- или многовидовых карт глубины или силуэтов [3]

Ограничения

  • Одноканальные карты глубины записывают первую увиденную поверхность и поэтому не могут отображать информацию о тех поверхностях, которые видны или преломлены через прозрачные объекты или отражены в зеркалах. Это может ограничить их использование для точного моделирования глубины резкости или эффектов тумана.
  • Одноканальные карты глубины не могут отображать несколько расстояний в пределах видимости одного пикселя. Это может произойти, если более одного объекта занимают позицию этого пикселя. Это может быть случай, например, с моделями с волосами, мехом или травой. В более общем плане края объектов могут быть двусмысленно описаны там, где они частично покрывают пиксель.
  • В зависимости от предполагаемого использования карты глубины может быть полезно или необходимо кодировать карту с более высокой битовой глубиной. Например, 8-битная карта глубины может представлять диапазон до 256 различных расстояний.
  • В зависимости от того, как они создаются, карты глубины могут представлять перпендикулярное расстояние между объектом и плоскостью камеры сцены. Например, камера сцены, направленная прямо на плоскую поверхность и перпендикулярно ей, может записывать одинаковое расстояние для всей поверхности. В этом случае геометрически фактические расстояния от камеры до участков плоской поверхности, видимых в углах изображения, больше, чем расстояния до центральной области. Однако для многих приложений это несоответствие не является существенной проблемой.

Рекомендации

  1. ^ Компьютерное искусство / Глоссарий мира 3D[постоянная мертвая ссылка ], Документ получен 26 января 2011 г.
  2. ^ Эйсеманн, Эльмар; Шварц, Майкл; Ассарссон, Ульф; Виммер, Майкл (19 апреля 2016 г.). Тени в реальном времени. CRC Press. ISBN  978-1-4398-6769-3.
  3. ^ а б "Солтани, А.А., Хуанг, Х., Ву, Дж., Кулкарни, Т.Д. и Тененбаум, Дж. Б. Синтез 3D-форм посредством моделирования многовидовых карт глубины и силуэтов с помощью глубоких генерирующих сетей. Распознавание образов (стр. 1511-1519) ".
  4. ^ Шуон, Себастьян и др. "Lidarboost: сверхвысокое разрешение для трехмерного сканирования[постоянная мертвая ссылка ]. "Компьютерное зрение и распознавание образов, 2009. CVPR 2009. Конференция IEEE. IEEE, 2009.
  5. ^ Малик, Аамир Саид, изд. Карты глубины и приложения для построения трехмерных изображений: алгоритмы и технологии: алгоритмы и технологии[постоянная мертвая ссылка ]. IGI Global, 2011 г.

Смотрите также