Новый алгоритм превратит смартфоны в 3D-сканеры

Имеющиеся сегодня на рынке 3D-сканеры стоят слишком дорого или не обеспечивают уровня качества, нужного для таких приложений, как 3D-печать. Поэтому, целью профессора Гэбриэля Таубина (Gabriel Taubin), стала разработка методики захвата 3D-изображений с использованием относительно недорогих компонентов. Алгоритм, созданный в возглавляемой им лаборатории Инженерной школы Университета Брауна (штат Род-Айленд), позволяет реализовать функции качественного 3D-сканирования в обычных цифровых камерах и смартфонах.

В высокоуровневых сканерах для захвата пространственных данных применяется метод структурированной подсветки. Проектор отбрасывает серию световых рисунков на объект, а камера получает их изображения. По тому, как эти рисунки деформируются на снимках, рассчитывается объёмная форма объекта. Этот метод нуждается в точной синхронизации работы проектора и камеры, что, в свою очередь, требует специализированного и дорогостоящего оборудования.

Ценность алгоритма, предложенного Таубиным и его студентами, заключается в том, что он позволяет реализовать технику структурированной подсветки без синхронизации, то есть, с обычной цифровой камерой и независимой от неё структурированной фотовспышкой. От камеры требуется лишь поддержка серийной съёмки в несжатом формате — функция, предлагаемая многими цифровыми зеркальными камерами и смартфонами.

Большинство современных цифровых камер не рассчитаны на съемку быстропротекающих процессов. Изображение регистрируется сенсором не одномоментно, а последовательным горизонтальным или вертикальным сканированием. Это значит, что разные части фотографии снимаются в разное время, и, в случае структурированной подсветки, на одном изображении могут присутствовать фрагменты разных рисунков.

Новый алгоритм определяет время получения каждого снимка в серии на основании двоичной информации, содержащейся в проецируемых световых рисунках. Затем, попиксельно синтезируется новая последовательность фотографий, полностью захватывающая каждый из рисунков. К ней уже применима стандартная техника 3D-реконструкции из метода синхронизированной подсветки.

Разработчики представили свой алгоритм на состоявшейся в прошлом месяце конференции по компьютерной графике, SIGGRAPH Asia.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365