Как создавать трехмерное изображение с помощью вспышки

Возможности современной цифровой фотографии сегодня используются далеко не полностью – стоит ли говорить, что цифровой “кадр” несет в себе гораздо больше информации, в частности, об объекте съемки, по сравнению с его пленочным предшественником: здесь содержится все о параметрах экспозиции – чувствительности, диафрагме, выдержке, коррекции, замере, объективе… и расстоянии до снимаемого объекта (последнее не без оснований считается очень хорошей информацией для ряда прикладных программ для людей, к фотографии относящихся прагматично – мы уже видели, к примеру, ПО для измерения геометрических размеров, к примеру, строительных объектов, интересное фотографам-строителям).

Японские ученые и студенты в последнее время активизировались в сфере цифровых технологий и дают миру массу интересных новостей из этой сферы – что неудивительно, ведь подавляющее большинство современных производителей фотоаппаратов – японские компании со всемирно известными брендами. Сегодня опять японцы предоставили результаты своих исследований: вкратце, они предложили формировать трехмерное изображение на основе двух фотографий, снятых со штатива: одну со вспышкой, другую без нее.

Трехмерная модель объекта

Однако корни у истории были несколько иными. Первой прототип трехмерного сканера предложила Toshiba (есть такая японская компания): ее специалисты сканировали объект с помощью камеры с расположенными вокруг нее инфракрасными светодиодами – камера “снимает” изображение объекта, а инфракрасные сенсоры регистрируют направление и интенсивность отраженных от объекта инфракрасных лучей, после чего компьютерная программа “обсчитывает” комплекс полученных данных, формируя по результатам полученных отраженных лучей трехмерную модель объекта. Тогда (в 1999 году) Toshiba подцепила этот интересный сенсор к куче полупроводников и создала на их основе Motion Processor (устройство обработки сигнала движения) – устройство могло фиксировать движение сенсором изображения разрешением 64х64 пиксела с частотой до 50 кадров в секунду, что нашло применение в формировании концепции нового устройства ввода информации в компьютер, прототипа “трехмерной мыши”.

Toshiba Motion Processor

Насколько сегодня мы можем судить, в серию тогдашнее изобретение не пошло – возможно, просто из-за того, что тогда трехмерные данные были скорее предметом компьютерной графики, нежели необходимой информацией для получения компьютером. Однако время покажет – возможно, такие устройства в будущем заменят современные манипуляторы (если вы видели графический интерфейс Windows Vista, вы поймете, каким видит будущее Microsoft – да и последние разработки конторы говорят о том, что такие технологии интересны им как основа будущих продаж.

Однако мы отвлеклись… Итак, японцы взяли за основу только концепцию и значительно упростили сенсор Toshiba, основным недостатком которого являлась его дороговизна и, как уже было сказано, невостребованность тогдашними технологиями. Упростив систему до максимума, ученые пришли к очень простому решению: создать трехмерную картинку, правда, статическую, а не движущуюся, можно при наличии обычного цифрового фотоаппарата и специального ПО. Фотоаппарат делает два кадра объекта: один со вспышкой, другой без, после чего просто вычитает один из другого, получая в виде разницы отличие в освещении главного объекта, который и необходимо перерисовать в трехмерном виде. Далее рассчитывается разница интенсивности и углов падения света от фотовспышки на объект (расстояние до объекта, а значит, и его геометрические габариты изначально известны или легко рассчитываются), после чего эти данные накладываются собственно на плоский облик объекта (фотографию), в результате чего получается на выходе трехмерное изображение. Естественно, трехмерность его не совсем полноценная, т.к. увидена всего лишь одним “глазом” и только с одной стороны, но, благодаря экстраполяции данных компьютерным алгоритмом, можно, по крайней мере, приблизиться к получению изображения в виде 3D.

Естественно, на этом пути много препятствий – так, многое зависит не только от формы, но и от физических характеристик материала, из которого изготовлен объект, ведь одни материалы могут отражать свет отлично от других (самый тяжелый случай для ученых – стеклянные и зеркальные объекты). Пока же ПО тестируется в лабораторных условиях, и промышленной реализации данной концепции придется ждать не один год.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*