A SurveyTransfer csapata ezúton is köszönetét fejezi ki Borján Józsefnek, aki önként jelentkezett, hogy megossza tudását és tapasztalatát az olvasóinkkal. Reméljük, hogy a Borján Úr által írt ismertető anyag elnyeri a tetszésedet!
Ha te is rendelkezel olyan térinformatikai, 3D modellezési, földmérés vagy 3D felmérés technikai tudással, amit szívesen megosztanál másokkal, akkor írj nekünk az üzenetküldőnkön vagy az [email protected] e-mail címen keresztül.
Légy Te a következő vendég bloggerünk, akit megismer a szakmai közönség! 🙂
A 3D-s sztereo megjelenítés a vázlatok, ábrák, animációk, fotók vagy videók esetében is hasznos lehet. A háromdimenziós látás megkönnyítheti a nehezen áttekinthető szerkezetek, folyamatok megértését. Ugyanakkor, sok hasonlóságot is mutatnak az eljárások, a légi fényképezés eredményeinek feldolgozása tekintetében is. Mindez az emberi agy azon képességét használja ki, hogy a két szem fényérzékeny felületére jutó képpontok eltéréseit az agy ki tudja értékelni, és ezt mélységérzetként tudatja velünk. A térinformatikai eljárások a felszín azonos pontjai közötti összefüggéseket dolgozzák fel.
A következő ábrán azt az esetet mutatjuk be, amikor az egyetlen sík képről nem derül ki az ábrázolt elem valódi alakja. Az anaglyph kép szemüveg segítségével a valódi alakot mutatja.
A képre tekintve, nem tudjuk eldönteni a geometria valódi alakját. Ha felteszünk egy színszűrős (pl. vörös/cián) szemüveget, néhány másodperc elteltével rájövünk, hogy valójában egy spirális alakú vonalról van szó. Ha közben bármelyik szemünket becsukjuk, eltűnik a térbeli élmény.
Az anaglyph kép tehát lehetővé teszi a valóság értelmezését. Ez természetesen minden ismeretlen felszín esetében így van.
Egy régi berendezés képe a következő. Egészen más a látvány, ha a szemüvegen át nézzük. Itt is próbáljuk ki az egy szemmel való látást és a különbséget figyeljük meg.
Gyerekek számára a repülésről és űrhajózásról készült kiadványban az űrhajók és a Föld viszonyát érzékelteti ez a sztereo ábra.
Természetesen a sztereo ábrázolásnak nem az anaglyph az egyetlen módja, de ez szinte a legegyszerűbb megjelenítés. Először nézzük meg a megjelenítés egyéb lehetőségeit.
Párhuzamos állású képek
A legrégebbi is, de mostanában megújításon ment keresztül a párhuzamos állású képeket alkalmazó sztereónézés. A bal- és a jobb szem helyén készült felvételeket egymás mellé helyezve, azokat megfelelő fókusztávolságú lupékon keresztül nézve a valóságot a lehető legjobban megközelítő ábrákat, videókat kapunk.
A Google kis kartondobozból összehajtogatható sztereo-nézőkével bűvöli a világot. A képet a lencsék elé helyezett okos-telefonon közvetíti. Ez a Google Cardboard.
Ennél a kísérleti eszköznél korrektebb eszközök is beszerezhetők, ezek a virtuális valóság szemüvegek.
Egy repülőgép hajtómű bonyolult csőrendszeréről készült képpár szolgáljon mintául.
A két kép eltérése szembetűnő. A képek a felvétel szerinti elrendezésben: Bal-jobb. Ezt a képpárt kellene tehát a Google sztereónézőkével, vagy a virtuális valóság szemüveggel nézegetni.
Keresztezett képpár
A bal szem helyéről készült kép kissé balról, a jobb szem helyéről készült kép kissé jobbról mutatja a tárgyat. Ha a két képet felcseréljük, tehát a jobb oldalra a bal szem helyén készült képet tesszük és fordítva, azaz keresztezett állást kényszerítünk a szemünkre, akkor próbálgatás után létrejön a sztereo kép. Úgy is segíthetünk magunkon, hogy a képernyő előtt előre hátra mozgatott ujjunkra fókuszálunk, amíg beugrik a sztereo kép. Ez a megoldás nem igényel semmilyen segédeszközt, tetszésszerinti méretben alkalmazható.
Az anaglyph eljárásról
Alapjában az anaglyph eljárást tartjuk legegyszerűbben kivitelezhető megoldásnak. A szemüvegen kívül csak a megjelenítőre van szükségünk. Megjelenítőnek telefon, tablet, laptop és asztali számítógép, TV és vetítő ernyő is megfelel. Egy szemüveg igen olcsón szerezhető be. A képernyő mérete nem függ az optikai rendszertől. Természetesen, jó minőségű színes nyomtatóval készített, bármilyen méretű papírkép is térhatású élményt nyújt. Kiállításokon A3-as, A2-es méretű képeket is láthatunk. A következő képen, a már korábban bemutatott saját felvétel anaglyph megjelenése látható.
A 3D-s látásról
Az élőlények jelentős része rendelkezik két szemmel. Ez nemcsak az érzékelés tartalékát képezi, hanem minőségileg is nagyobb lehetőséget biztosít.
A két szem látómezeje kissé eltérő, így az észlelés lehetősége összeadódik.
A látómező közös (átfedő) szakasza viszont a térlátást szolgálja. Mivel a két szem a tárgyaknak nem azonos oldalát látja, ezért két, némileg különböző vetület keletkezik a szemfenéken. Távoli, (végtelenben elhelyezkedő) tárgyakról mindkét vetületben azonos helyen keletkezik a kép. A közeli tárgyak megfelelő pontjairól érkező vetületi pontok eltérőek lesznek. Ezt az eltérést folyamatosan feldogozza és értékeli az agy. Az eredményét térérzetként értékeljük. A légi felvételek feldolgozása is hasonlóan történik, így születnek a 3D-s felderítések vagy a Google Earth magassági koordinátákra renderelt felvételei.
A mélység megítélésében még más jelenségek is segítenek. Az egyik ilyen a perspektív rövidülés. A távolabbi tárgyak képei kisebb szögben érkeznek, így a kisebb tárgyak általában messzebb vannak. Segít a mélység érzékelésében még a légréteg vastagsága is, a távolabbi tárgyak, pl. hegyek színárnyalata kékesbe fordul. És természetesen a takarás is segít, a hozzánk közelebbi tárgy fedi el a mögötte lévőket.
A 3D-s képrögzítésről
A két szemmel való látás ismeretében már a fényképezés kezdeti időszakában is kísérleteztek a két optikával való képrögzítés lehetőségével. A fényképezőgép két optikáját az emberi szem távolságában helyezték el, a felvételeket olyan széles üveglapra rögzítették, amelyre egyidejűleg mindkét kép elfért. A két kép közötti üres mezőbe az adatokat írták.
A XIX. sz. végén, a XX. Sz. elején divatos iparággá nőtte ki magát a sztereózás. Különösen érdekesek az I. Világháborúban készült repülőgép tárgyú felvételek.
Jelentős változást eredményezett a fényképezésben teret nyert digitális képrögzítés és feldolgozás lehetősége.
A két képet meg lehet jelentetni egyetlen képernyőn, egymás mellett oldalhelyesen. Ingyenes szoftverek segítségével lehet a felvételpárosból párhuzamos, keresztezett állású, valamint anaglyph képet szerkeszteni, sőt más megjelenítő rendszereket is kiszolgálhatunk a segítségükkel.
A következőkben részletesebben az anaglyph technikát mutatjuk be. Az anaglyph technika alapja a következő. Minden színes monitor 3 színcsatornát kezel R, G, B, azaz vörös, zöld és kék színpontok az additív színkeverés szabályai szerint alkotják a szembe érkező színes pontokat. Általában egy-egy színcsatorna világosságát 0- 255-ig 256 fokozatban állítják be. A három színcsatornával így 16777216 színárnyalat állítható be. Elegendően kisméretű pontokat egynek érzékeljük. Katódsugaras monitorok esetében a fénypontok háromszög alakban helyezkednek el, LCD monitoroknál egymás melletti pálcikák követik egymást. A memóriában képpontonként és bájtonként egymás után tárolják az R, G és B színkódokat. Anaglyph képek esetében az egyik kép vörös színcsatornájának pontjait illesztik rá szoftveresen a másik kép zöld és kék színcsatornájának összegeként kiadódó cián színű rétegére. A kisméretű, rendszerint ingyenes és könnyen kezelhető szoftverrel (mint amilyen például a StereoPhoto Maker) a két képtartalmat egymáshoz képest nyílgombokkal tolhatjuk el tetszésszerinti mértékben. A két kép bizonyos pontjait semleges helyzetbe hozhatjuk, azaz mind a két kép megfelelő pontjai ugyanarra a képkoordinátára kerülnek.
A szoftver kezelőfelületén megnyithatjuk a szerkesztendő képeket: bal és jobb. Ezek láthatók egymás mellett. Az eszközikonok közül kiválasztjuk a megfelelő sztereókép típusát. Ekkor egyesül a két kép, de nyílgombokkal jobbra, balra eltolhatjuk a képeket. A semleges pontot ezután úgy vehetjük fel, ahogyan a képtartalom megkívánja. Végül az egyesített anaglyph képet tetszésszerinti képformátumba menthetjük. Bizonyos képmódosító eljárásokat is tartalmaz a szoftver.
A semleges pont helyét a képtartalomtól függően célszerű megállapítani. Alaphelyzetben a legtávolabbi pontokat hozzuk fedésbe, ekkor az előtérben lesz a legnagyobb az eltérés. Ez adja a leghatásosabb mélységérzetet. Emberalakok esetében ez a megoldás zavaró lehet. Jó megoldás, ha mélységben a hátsó harmadba, vagy középre, esetleg az első harmadba helyezzük a semleges pontot. Ez esetben a kép azt az érzetet kelti, mintha egy ablakon, a képsíkon keresztül néznénk be, és hátul lennének a tárgyak. Az elől lévő tárgyak így kevésbé torzulnak. Legelőre is helyezhetjük a semleges pontot, ekkor az egész kép olyan, mintha egy akváriumba lesnénk bele. A semleges pont helyét tehát képenként válasszuk meg. Bárhol vesszük is fel a semleges pontot, a képernyő előtt vízszintes fejmozgással a képpontok is elfordulni látszanak.
Az alábbi kép jól szemlélteti a semleges pont helyének megválasztását. A középső tányér felénk eső szélén van a semleges pont. Az első tányér így kilóg a képből, a másik kettő meg az ételkiadó ablak mögöttinek látszik.
A bázis jelentősége
Alapesetben a két optika tengelytávolsága közel az emberi szem távolságával egyenlő. Távolabbi tereptárgyak érzékeltetésére ez általában nem elég. Ezért, ha két önálló fényképezőgépet a szemtávolságnál nagyobb távolságban helyezzük el, azaz megnöveljük a bázistávolságot, akkor távolabbi tárgyakat is 3D-ssé tehetünk. Jó példa erre az, az eset, amikor repülőgéppel készítünk egymás után két felvételt és azt szerkesztjük össze. Másik példaként említeném meg, hogy a Google Earth magassági koordinátákkal is ellátott képét két pozícióban rögzítve ugyancsak térhatású terepet kapunk.
Sztereó felvételek készítése
Gép-áthelyezéssel egyetlen fényképezőgéppel is készíthetünk állóképeket. Lehetőleg állványon elhelyezünk valami elmozdítható szerkezetet. Akár egy falap is megfelel egy megvezető támasztékkal és a szélső helyzetekben ütközőkkel. A következő képen egy professzionális sztereo-állványt látható.
Használható megoldás a botállvány is. Szemmagasságig érő fém botra szerelt gépet a két nézőpontba billentéssel lehet elmozdítani. Az elfordulást szoftveresen lehet igazítani.
Kereskedelmi forgalomban sok gyártó készített kétcsatornás fényképezőgépet, vagy két frontoptikás egycsatornás gépet. Az is elfogadott megoldás, hogy két darab, egyforma gépet egy elemen rögzítve, szinkron-vezérlést alkalmazunk.
A FUJI Fine Pix cég 3D típusú digitális fényképezőgépe egy olcsó kategóriás gép, ez látható a következő képen.
Anaglyph módban a két képet összefűzi, szoftveresen kell bal és jobb képre bontani. A kétoldali képet ingyenes szoftverekkel lehet többféle sztereo-formátumúra alakítani. Ezekkel a szoftverekkel a semleges pontot (az a hely, amely mindegyik képen ugyanoda kerül, fedésben van), tetszés szerint lehet megválasztani a két kép relatív helyzetének változtatásával.
Alkalmazási példák
Kisméretű tárgyak bemutatása
Nehezen értelmezhető darabok
Nagyobb műtárgyak
Szerkezeti elemek
Terepmodellek a Google Earth programból
A Google Earth felvételei tartalmazzák a magassági koordinátákat is. Ezért azok felülnézetben és ferde nézetben is alkalmasak a 3D megjelenítésére. Elmentjük a baloldali képet, majd a kép alját kissé balra húzva elforgatjuk. Ebben a helyzetben mentjük el a jobb képet. A sztereo-szerkesztővel ezután előállítjuk az anaglyph képet.
Noha a sztereo technikában a végeredmény megosztása egyszerűen történik egy kép, animáció vagy videó formájában és a vizualizáláshoz elegendő egy kijelző/nyomtatott kép és egy anaglyph szemüveg, addig a 3D modellek és térképek világa nem ennyire egyszerű. A térképek és 3D állományok egyszerű megosztását és vizualizációját hozza el a SurveyTransfer!
Ha nagyon-nagyon tetszett, amit olvastál, akkor meg is oszthatod az ismerőseiddel! 🙂
Ha ebben a cikkben is volt új és hasznos információ, akkor légy olyan kedves és töltsd ki ezt az 5 perces kérdőívet, hogy a SurveyTransfer minél inkább a Te igényeidre szabva lássa meg a napvilágot!Ha nagyon-nagyon tetszett, amit olvastál, akkor meg is oszthatod az ismerőseiddel. Ne fogd vissza magad! 🙂
Tetszett, amit olvastál? Akarsz hasonlókat olvasni?
