Курсовая работа: Формування об’ємних зображень на основі фотографій

Недоліки даних алгоритмів: складні, не завжди якісні методи візуалізації; труднощі з підтримкою багатомасштабності; робота тільки з дифузійними поверхнями.

2.1.5 Точкове подання

Класичні подання, засновані на зображеннях, спрямовані на використання зображень як примітиви візуалізації. Підвищення ефективності візуалізації досягається за рахунок того, що час візуалізації в них пропорційно не складності геометрії, як у традиційних системах, заснованих на полігональних сітках, а числу пікселів у вихідних зображеннях. Хоча такі підходи досить добре працюють для візуалізації складних об'єктів, вони, як правило, вимагають значних обсягів пам'яті, візуалізація страждає від появи артефактів у результуючому зображенні, а також від неможливості роботи з динамічним освітленням. Крім того, на сьогодні не розроблено ефективних багатомасштабних алгоритмів.

Клас точкових (point sample) алгоритмів компенсують недоліки IBМ при частковому збереженні описаних вище переваг [7].

Об'єкти моделюються, як щільний набір точок поверхні, які відновлюються з вихідних зображень і зберігаються разом з кольорами, глибиною й інформацією про нормалі, уможливлюючи використання Z-буфера для видалення невидимих поверхонь, затінення по Фонгу, і інші ефекти, наприклад, тіні (рис.2.5).

Рис.2.5. Дірки при візуалізації крапкових моделей

Метод візуалізації таких даних нагадує класичні методи деформацій (warping), але з тим розходженням, що точки містять додаткову інформацію про геометрію, і вони видонезалежні (view independent), тобто кольори точки не залежить від напрямку, з якого вона була відновлена. Подібний підхід використався для реалістичної візуалізації дерев [2].

Основною проблемою візуалізації моделей у таких поданнях є відновлення безперервних поверхонь, тобто гарантія відсутності дірок після того, як положення кожної крапки буде наведено до віконних координат. Одним з можливих практичних рішень є решітка (splatting), тобто обчислення форми «відбитка» точки на площині екрана. Решітка також часто використається в методах, заснованих на зображеннях. Можливі також інші підходи, наприклад комбінація ресемплінгу й ієрархічного z-буфера, недоліками яких є недостатнє використання сучасних апаратних прискорювачів, що виражається в часі візуалізації близько 3-5 секунд на кадр для нескладних сцен.

Головним недоліком точкових подань, як і багатьох інших, є складність із поданням великих обсягів даних. Використання неструктурованого набору крапок дозволяє досягти певної гнучкості при візуалізації, але при збільшенні обсягу на перший план виходять методи відео залежного спрощення, використати які в реальному часі не представляється можливим без введення додаткових структур даних.

Переваги даного алгоритму: орієнтація на проблемну область; легкість одержання й моделювання; значна гнучкість у методах візуалізації.

Недоліки даного алгоритму: труднощі з підтримкою багатомасштабності; неякісна або повільна візуалізація.

2.1.6 Ієрархічні подання

Як правило, ієрархічні подання будуються на базі одного з подань, розглянутих вище. У переважній більшості випадків для побудови ієрархій використовуються деревоподібні структури, наприклад, восьмеричні дерева, або kd-дерева. Також використаються загальні види тривимірних дерев на основі ієрархій що описують сфери та куби. Властивості ієрархій можуть сильно розрізнятися залежно від базового подання, однак загальні принципи побудови й візуалізації ієрархічних структур подібні між собою.

Нижній рівень дерева, тобто сукупність листових вершин, являє собою максимально деталізовану модель. Далі, піднімаючись до кореня, атрибути усередняться, структура спрощується до виродження в один примітив на вершині дерева. Візуалізація, навпаки, виробляється за допомогою рекурсивного обходу дерева від вершини до листів.

Ієрархічні структури на базі полігональних сіток використаються для динамічного контролю за рівнем деталізації й складністю моделі. У методі злиття вершин з вузлом дерева асоційована вершина сітки, і перехід до вище поставленого вузла дерева здійснюється за допомогою злиття вершин.

Точкові семпли - це точки, що володіють кінцевим розміром і положенням у просторі, тобто вони є аналогом нерівномірно розподілених у просторі вокселів. На їхній основі будується ієрархія сфер, таких що, сфера, асоційована із внутрішнім вузлом дерева, містить безліч своїх нащадків.

Переваги даного алгоритму: підтримка багатомасштабності; можливість прогресивної обробки й передачі по мережі; можливість динамічного контролю над рівнем деталізації.

Недоліки даного алгоритму: необхідність у попередній обробці, або перетворенні з іншого подання; у загальному випадку більша вартість обробки примітива, чим у лінійних поданнях; часте збільшення обсягу через необхідність підтримки багатомасштабності (для зберігання показників тощо).

2.2 Опис алгоритму і функціонування програми

Згідно оглянутих вище методів та алгоритмів, ми в даному проекті будемо розглядати перетворення зображення по карті глибин. Оскільки даний алгоритм надає нам простіший спосіб реалізації та добрі часові показники. Процес побудови карти глибин розраховується наступним чином:

визначається колір пікселя (в процесі беруть участь три основні коліра червони, зелений та синій);

потім визначається середнє значення серед цих трьох кольорів (шумується значення кольорів Ч + З + С та ділиться на кількість кольорів);

у наступному етапі задається значення відносно якого буде підніматися піксель (це значення залишається однаковим для всіх пікселів зображення);

такі дії будуть проводитись відносно кожного пікселя зображення.

Загальний алгоритм роботи програми по перетворенню двомірного зображення в об’ємне виглядає наступним чином. Алгоритм програми зображено на блок-схемі(рис. 2.6).

Рис. 2.6. Робота алгоритму перетворення зображення по карті висот

2.3 Опис організації вхідних та вихідних даних

Програма дає можливість використовувати зображення різного типу, а саме: від скановані, фотографії та малюнки. В якості вхідних даних можливо використовувати лише зображення формату bmp.

Результат перетворення зображення можливо обертати під різними кутами, віддаляти та наближати. Отримане зображення після перетворення можливо зберегти. Формат збереження отриманого файлу bmp.

2.4 Опис організації вибору технічних і програмних засобів

Розроблений програмний продукт орієнтований на роботу в ОС Windows /XP/Vista, тому для коректної роботи програми необхідне стабільне функціонування ОС. Під час виконання, програма не звертається до інших

програмних продуктів, таких як Microsoft Office та ін., але звертається до реєстру ОС.