Vad är fotometrisk stereo?

I datorgrafik och närmare bestämt datorvisionsapplikationer är fotometrisk stereo processen att skapa en tredimensionell (3D) modell eller representation av en tvådimensionell (2D) bild baserat på hur objekten i bilden reflekterar eller bryter ljus. När en fotometrisk stereoalgoritm tillämpas på ett objekt måste det finnas mer än en källbild för analys. För var och en av källbilderna som ska användas bör objektet i allmänhet visas i en statisk position, medan ljuskällan flyttas för att avslöja olika aspekter av objektets yta. Enkla metoder för fotometrisk stereobildning måste känna till belysningens placering i förhållande till objektet, och de fungerar bäst när objektet är tillverkat av ett enda material så att höjdpunkter och skuggor kan mätas förutsägbart. Mycket mer avancerade algoritmer och tekniker kräver inte så mycket information i förväg och kan göra flera antaganden, eller till och med interpolera ytor, för att fullborda en delvis hindrad bild.

Det grundläggande begreppet fotometrisk stereo innebär att ta flera bilder av ett objekt med ljuskällan i varje bild flyttad runt objektet medan objektet förblir på samma plats. Genom att mäta exakt hur skuggorna och höjdpunkterna faller på objektets yta i varje bild, kan ytnormalerna - riktningen som ytan vetter mot - beräknas. Efter att ha sammanställt information om normerna för de mätbara områdena för ett objekt över en serie 2D-bilder kan en 3D-modell av objektet konstrueras.

Faktorer som skuggans djup och höjdpunkternas intensitet hjälper till att bestämma de olika höjderna på yttopografin. Objekt som har en glansig yta är de enklaste att mäta med fotometrisk stereo, medan objekt som är gjorda av ett material med mer subtila skuggor, såsom mjukt tyg, kan vara svårare. Ett objekt som har en mycket reflekterande yta, som polerad krom, kan ge några problem utan korrekt bildjustering, eftersom reflektionerna kan ge falska resultat. Algoritmerna fungerar bäst när det bara finns en enda ljuskälla och inga projicerade skuggor, i motsats till ett områdeljus, flera ljuskällor eller ett ljus som lyser genom ett fönster eller annan öppning.

Det finns flera användningsområden för fotometriska stereotekniker. Vid realtidsdatorbearbetning av datorer kan den användas för att bestämma djupet på objekt i en scen. Det kan också användas för att skapa exakta 3D-modeller av objekt i fotografier för historiska, arkiverande eller analytiska syften.