Che cos'è lo stereo fotometrico?

Nella computer grafica e, più specificamente, nelle applicazioni di visione artificiale, lo stereo fotometrico è il processo di creazione di un modello tridimensionale (3D) o rappresentazione di un'immagine bidimensionale (2D) basata sul modo in cui gli oggetti nell'immagine riflettono o rifrangono luce. Quando un algoritmo stereo fotometrico viene applicato a un oggetto, per l'analisi deve essere disponibile più di un'immagine sorgente. Per ciascuna delle immagini sorgente da utilizzare, l'oggetto dovrebbe generalmente apparire in una posizione statica, mentre la sorgente luminosa viene spostata per rivelare diversi aspetti della superficie dell'oggetto. I semplici metodi di imaging stereo fotometrico devono conoscere la posizione delle luci in relazione all'oggetto e funzionano meglio quando l'oggetto è realizzato da un singolo materiale in modo che le luci e le ombre possano essere prevedibilmente misurate. Algoritmi e tecniche molto più avanzati non richiedono quante più informazioni in anticipo e possono fare diverse ipotesi, o persino interpolare le superfici, per completare un'immagine parzialmente ostruita.

Il concetto base di stereo fotometrico prevede l'acquisizione di più immagini di un oggetto con la sorgente luminosa in ciascuna immagine spostata attorno all'oggetto mentre l'oggetto rimane nella stessa posizione. Misurando esattamente come le ombre e le luci cadono sulla superficie dell'oggetto in ciascuna immagine, è possibile calcolare le normali alla superficie - la direzione verso cui è rivolta la superficie. Dopo aver compilato le informazioni sulle normali delle aree misurabili di un oggetto attraverso una serie di immagini 2D, è possibile costruire un modello 3D dell'oggetto.

Fattori come la profondità delle ombre e l'intensità delle luci aiutano a determinare le altezze variabili della topografia della superficie. Gli oggetti che hanno una superficie lucida sono i più facili da misurare con lo stereo fotometrico, mentre gli oggetti realizzati con un materiale con ombre più sottili, come un tessuto morbido, possono essere più difficili. Un oggetto che ha una superficie altamente riflettente, come il cromo lucido, può presentare alcuni problemi senza adeguate regolazioni dell'immagine, poiché i riflessi possono dare risultati falsi. Gli algoritmi funzionano meglio quando esiste una sola fonte di luce e nessuna ombra proiettata, al contrario di una luce di area, di più fonti di luce o di una luce che brilla attraverso una finestra o un'altra apertura.

Esistono diversi usi per le tecniche stereo fotometriche. Nell'elaborazione in tempo reale della visione artificiale, può essere utilizzato per determinare la profondità degli oggetti all'interno di una scena. Può anche essere utilizzato per creare modelli 3D accurati di oggetti nelle fotografie per scopi storici, di archivio o analitici.