Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Фотоклинометрия, или восстановление формы по затенению, – это процесс преобразования двухмерного изображения поверхности в карту рельефа, отображающую различные уровни высот. В качестве опорных точек используются тени и направление света. В основном применяется для визуализации поверхности скульптур, позволяя представить их трехмерную форму. Методы фотоклинометрии сильно зависят от конкретных условий, особенно от направления освещения.
Photoclinometry, or shape from shading, is the process by which a 2 dimensional image of a surface is transformed into a surface map that represents different levels of elevation. It uses the shadows and light direction as reference points. It is used mostly to depict the surface of sculptures, to give an idea of how it would look in 3 dimensions. The techniques depend on very specific conditions, especially light direction.
Процесс
Когда свет отражается от объекта, он отражается с яркостью, зависящей от местоположения, которая определяется формой объекта и положением источника света. Эта карта отражений может быть использована для создания карты неровностей поверхности, использующей оттенки серого для отображения высоты точки на поверхности. Зная направление и угол источника света, можно приблизительно вычислить высоту этой точки. Однако направление и угол света обычно неизвестны, что приводит к низкому качеству изображения или необходимости создавать несколько карт неровностей, каждый раз подбирая различные настройки.
When light bounces off an object, it reflects with location specific brightness that depends on the shape of the object and the position of the lighting source. This reflection map can be used to create a bump map of a surface, which uses grayscale levels to depict the height of a point on a surface. Knowing the direction and angle of the light source, one can calculate the approximate height that a point has. However, the light direction and angle is usually unknown, which leads to poor quality images, or having to create multiple bump maps, each time trying different settings.
Использование
Некоторые художники используют фотоклинометрию для оцифровки трёхмерного представления скульптуры. Геологи и специалисты по планетарным наукам применяют её для оценки рельефа поверхности планет и создания топографических карт и цифровых моделей высот (см. фотометрическое стерео). Применение в планетарных исследованиях началось с изучения рельефа Луны ещё в 1951 году и впоследствии было распространено на поверхность Марса. Гляциологи использовали фотоклинометрию для характеристики поверхностей Антарктиды и Гренландии. Повторная фотоклинометрия – это метод построения поверхностей на основе серии спутниковых снимков для изучения изменений рельефа ледяных щитов во времени. Фотоклинометрия также использовалась для измерения топографии вулканических шлейфов на Земле.
Some artists use photoclinometry to digitize a 3 dimensional representation of a sculpture. Geologists and those that study planetary science use it to get an idea of how the surface of a planet looks like, and generate topographic maps and digital elevation models (see photometric stereo). Planetary applications began with investigations of lunar topography as early as 1951 and has since been applied to the Martian surface. Glaciologists have used photoclinometry to characterize the surfaces of Antarctica and Greenland. Repeat photoclinometry is a method of building surfaces from a series of satellite image to investigate changes in ice sheet topography over time. Photoclinometry has been used to measure volcanic plume top topography on Earth.
Проблемы
Направление света очень важно для качества фотоклинометрического изображения. Свет, идущий прямо сверху (сзади камеры), затрудняет различение теней. Несколько источников света также представляют проблему, поскольку они уничтожают важные тени, необходимые для корректной работы алгоритмов. Для решения этих проблем новые миссии к другим планетам планируют использовать метод, аналогичный стереоскопии, для получения более точного изображения поверхности другой планеты. Марсианский разведывательный орбитальный аппарат – одна из миссий, стремящихся к этому. Этот метод использует два изображения одной и той же области, полученные с помощью двух отдельных объективов камеры, подобно тому, как это делают человеческие глаза. Используя два изображения, можно получить трехмерное представление об объектах на поверхности, как это делаем мы.
Light direction is very important to the quality of a photoclinometric image. Light that comes from directly over the surface (behind the camera) makes it hard to distinguish the shadows. Multiple light sources are also a problem, since they destroy important shadows required for the algorithms to work properly. In order to solve these problems, new missions to other planets plan to use a process similar to stereoscopy in order to get a more accurate depiction of the surface on another planet. The Mars Reconnaissance Orbiter is one of the mission that attempts to do this. This process uses two images of one location taken from two separate lens on a camera, much in the same way humans do with their eyes. By using two images, they can get a 3 dimensional perspective of objects on the surface like we do.