Что такое фотометрический стерео?

В компьютерной графике и, в частности, в приложениях компьютерного зрения фотометрическое стерео представляет собой процесс создания трехмерной (3D) модели или представления двумерного (2D) изображения на основе того, как объекты на изображении отражают или преломляют легкий. Когда к объекту применяется фотометрический стереоалгоритм, для анализа должно быть доступно более одного исходного изображения. Для каждого из исходных изображений, которые будут использоваться, объект обычно должен находиться в статическом положении, в то время как источник света перемещается, чтобы выявить различные аспекты поверхности объекта. Простые методы фотометрического стереоизображения должны знать расположение источников света по отношению к объекту, и они работают лучше всего, когда объект сделан из одного материала, чтобы можно было предсказуемо измерить блики и тени. Гораздо более продвинутые алгоритмы и методы не требуют заранее большого количества информации и могут сделать несколько предположений или даже интерполировать поверхности, чтобы завершить частично затрудненное изображение.

Основная концепция фотометрического стерео включает в себя получение нескольких изображений объекта с источником света на каждом изображении, перемещаемом вокруг объекта, в то время как объект остается в том же месте. Путем точного измерения того, как тени и блики падают на поверхность объекта на каждом изображении, можно рассчитать нормали поверхности - направление, к которому обращена поверхность. После компиляции информации о нормалях измеримых областей объекта по серии двумерных изображений можно построить трехмерную модель объекта.

Такие факторы, как глубина тени и интенсивность бликов, помогают определить различные высоты рельефа поверхности. Объекты с глянцевой поверхностью легче всего измерить с помощью фотометрического стерео, в то время как объекты, которые сделаны из материала с более тонкими тенями, такого как мягкая ткань, могут быть более сложными. Объект с сильно отражающей поверхностью, такой как полированный хром, может представлять некоторые проблемы без надлежащей настройки изображения, поскольку отражения могут давать ложные результаты. Алгоритмы работают лучше всего, когда есть только один источник света и нет проецируемых теней, в отличие от локального источника света, нескольких источников света или света, который светит через окно или другое отверстие.

Есть несколько применений фотометрических стерео техник. При обработке компьютерного зрения в реальном времени ее можно использовать для определения глубины объектов в сцене. Он также может быть использован для создания точных трехмерных моделей объектов на фотографиях для исторических, архивных или аналитических целей.