Изображение также содержит данные о расстоянии объектов от камеры.
В 3D-компьютерной графике и компьютерном зрении карта глубины — это изображение или канал изображения , который содержит информацию, касающуюся расстояния до поверхностей объектов сцены с точки зрения. Этот термин связан (и может быть аналогом) с буфером глубины , Z-буфером , Z-буферизацией и Z-глубиной . [1] Буква «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, на основе которой они получены. Первая карта глубины показывает яркость пропорционально расстоянию от камеры. Ближайшие поверхности темнее; дальнейшие поверхности светлее. Вторая карта глубины показывает яркость в зависимости от расстояний от номинальной фокальной плоскости. Поверхности, расположенные ближе к фокальной плоскости , темнее; поверхности дальше от фокальной плоскости светлее (как ближе, так и дальше от точки обзора). [ нужна цитата ]
Карты глубины имеют множество применений, в том числе:
Имитация эффекта равномерно плотных полупрозрачных сред внутри сцены, таких как туман, дым или большие объемы воды.
Имитация малой глубины резкости , когда некоторые части сцены кажутся не в фокусе. Карты глубины можно использовать для выборочного размытия изображения в различной степени. Малая глубина резкости может быть характерной чертой макрофотографии , поэтому этот метод может стать частью процесса создания миниатюрной фальшивки .
Z-буферизация и z-отсечение — методы, которые можно использовать для повышения эффективности рендеринга 3D-сцен. Их можно использовать для идентификации объектов, скрытых от просмотра и которые, следовательно, могут быть проигнорированы для некоторых целей рендеринга. Это особенно важно в приложениях реального времени, таких как компьютерные игры, где быстрая последовательность завершенных рендеров должна быть доступна вовремя, чтобы отображаться с регулярной и фиксированной скоростью.
Наложение теней — часть процесса, используемого для создания теней, отбрасываемых освещением, в компьютерной 3D-графике. При таком использовании карты глубины рассчитываются с точки зрения источников света, а не зрителя. [2]
Для предоставления информации о расстоянии, необходимой для создания и генерации автостереограмм и в других связанных приложениях, предназначенных для создания иллюзии трехмерного просмотра посредством стереоскопии .
Подповерхностное рассеяние — может использоваться как часть процесса добавления реализма путем моделирования полупрозрачных свойств полупрозрачных материалов, таких как человеческая кожа.
В машинном зрении и компьютерном зрении, чтобы обеспечить возможность обработки 3D-изображений с помощью инструментов 2D-изображений.
Создание и реконструкция трехмерных фигур на основе карт глубины или силуэтов с одним или несколькими видами [3]
Создание наборов данных изображений глубины. [6]
Ограничения
Одноканальные карты глубины записывают первую видимую поверхность и поэтому не могут отображать информацию о тех поверхностях, которые видны или преломляются через прозрачные объекты или отражаются в зеркалах. Это может ограничить их использование для точного моделирования глубины резкости или эффектов тумана.
Одноканальные карты глубины не могут передавать несколько расстояний там, где они встречаются в пределах поля зрения одного пикселя. Это может произойти, если место расположения этого пикселя занимает более одного объекта. Так может быть, например, с моделями с волосами, мехом или травой. В более общем смысле, края объектов могут быть описаны неоднозначно, если они частично закрывают пиксель.
В зависимости от предполагаемого использования карты глубины может быть полезно или необходимо закодировать карту с более высокой битовой глубиной. Например, 8-битная карта глубины может представлять диапазон до 256 различных расстояний.
В зависимости от того, как они генерируются, карты глубины могут представлять собой расстояние по перпендикуляру 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 реальные расстояния от камеры до участков плоской поверхности, видимых в углах изображения, больше расстояний до центральной области. Однако для многих приложений это несоответствие не является существенной проблемой.
Рекомендации
^ Компьютерное искусство / 3D World Glossary [ постоянная мертвая ссылка ] , документ получен 26 января 2011 г.
^ Эйземанн, Эльмар; Шварц, Майкл; Ассарссон, Ульф; Виммер, Майкл (19 апреля 2016 г.). Тени в реальном времени. ЦРК Пресс. ISBN 978-1-4398-6769-3.
^ ab "Солтани А.А., Хуанг Х., Ву Дж., Кулкарни Т.Д. и Тененбаум Дж.Б. Синтез трехмерных форм посредством моделирования многопрофильных карт глубины и силуэтов с помощью глубоких генеративных сетей. В материалах конференции IEEE по компьютеру. Видение и распознавание образов (стр. 1511-1519)». Гитхаб .
^ Шуон, Себастьян и др. «Lidarboost: сверхразрешение по глубине для сканирования трехмерных фигур [ мертвая ссылка ] ». Компьютерное зрение и распознавание образов, 2009. CVPR 2009. Конференция IEEE. ИИЭР, 2009.
^ Малик, Аамир Саид, изд. Приложения для карт глубины и 3D-изображений: алгоритмы и технологии: алгоритмы и технологии [ мертвая ссылка ] . IGI Global, 2011.
^ Мусави, Сейед Мухаммад Хосейн; Миринежад, С. Юнес (январь 2021 г.). «Иранская база данных лиц kinect (IKFDB): база данных лиц на основе глубины цвета, собранная датчиком kinect v.2». С.Н. Прикладные науки . 3 (1). дои : 10.1007/s42452-020-03999-y . ISSN 2523-3963.
