Trójwymiarowa wizualizacja danych przestrzennych

Marek Kulawiak – Katedra Systemów Geoinformatycznych, Wydział ETI
Trójwymiarowa wizualizacja
danych przestrzennych
Laboratorium 1. Anaglify
1
Marek Kulawiak – Katedra Systemów Geoinformatycznych, Wydział ETI
Wprowadzenie
Anaglify są jednym z typów obrazów stereoskopowych. Dają one złudzenie trójwymiaru
podczas oglądania za pomocą specjalnych, najczęściej czerwono-cyjanowych okularów.
Proces tworzenia anaglifów polega na nałożeniu na siebie dwóch zdjęć wykonanych z lekkim
poziomym przesunięciem, odpowiadającym obrazom dla lewego i prawego oka.
Ilustracja sposobu tworzenia stereoskopowego zdjęcia.
Na podstawie stereoskopowego zdjęcia anaglif tworzy się przy wykorzystaniu odpowiedniego
algorytmu. Przykładowo, dla kolorowego anaglifu czerwono-cyjanowego z wykorzystaniem
standardowego algorytmu wzór wygląda następująco:
gdzie ra, ga i ba to wartości RGB piksela obrazu wynikowego, uzyskane na podstawie wartości
piksela zdjęcia lewego (r1, g1, b1) oraz prawego (r2, g2, b2).
Dla anaglifu w skali szarości wzór będzie miał następującą postać:
Ponieważ powyższa metoda powoduje utratę informacji kolorystycznej, a standardowa
2
Marek Kulawiak – Katedra Systemów Geoinformatycznych, Wydział ETI
metoda tworzenia kolorowych anaglifów powoduje błędy w wyświetlaniu w pełni
nasyconych kolorów niebieskiego i czerwonego, Peter Wimmer zaproponował własny
algorytm, pozwalający zachować część kolorów przy jednoczesnej minimalizacji efektu
rywalizacji planów dalekiego i bliższego, spowodowanego różnym postrzeganiem tych
kolorów przez siatkówkę oka. Ów algorytm, nazwany zoptymalizowanym, prezentuje się
następująco:
Istnieje wiele metod tworzenia anaglifów. Na niniejszym laboratorium zajmiemy się
najpopularniejszymi spośród nich.
Zadanie 0.
Wykonaj przed zajęciami kilka zdjęć (zgodnie z wytycznymi przedstawionymi na wykładzie),
które później Ci posłużą do stworzenia obrazów anaglifowych. Brak zdjęć będzie skutkował
obniżeniem oceny z laboratorium. Jeśli mimo wszystko nie posiadasz wyżej opisanych
zdjęć, zamiast nich wygeneruj parę obrazów według poniższej instrukcji:
1. uruchom program Google Earth,
2. znajdź interesujące trójwymiarowe miejsce (np. wysokie góry lub szczegółowe miasto
w rodzaju Nowego Jorku) i dobierz odpowiedni widok,
3. wyłącz wszystkie warstwy poza Budynkami 3D oraz cyfrowym modelem terenu,
a także schowaj pasek narzędzi (za pomocą kombinacji klawiszy Ctrl + Alt + B),
4. zapisz zrzut ekranu (kombinacją Ctrl + Alt + S), a następnie ostrożnie przesuń widok o
2-3 centymetry w lewo lub w prawo (pilnując aby wykonywany ruch był całkowicie
poziomy) i wykonaj kolejny zrzut ekranu.
Zadanie 1. (1 punkt)
Zapoznaj się z aplikacją StereoPhoto Maker i za jej pomocą stwórz obraz anaglifowy
z użyciem algorytmu Dubois. Wykorzystaj w tym celu zdjęcia opisane w poprzednim zadaniu.
Jeżeli uzyskany efekt 3D nie jest satysfakcjonujący, spróbuj go poprawić za pomocą narzędzi
dostępnych w zakładce Adjust.
Zapisz uzyskany obraz anaglifowy w formacie PNG. Podstawą oceny tego etapu będzie
jakość uzyskanego efektu 3D.
Zadanie 2. (1 punkt)
Stwórz obraz anaglifowy z użyciem zoptymalizowanego algorytmu Petera Wimmera. W tym
celu możesz skorzystać zarówno z aplikacji StereoPhoto Maker (wprowadzając odpowiednie
wartości w menu Optimized Anaglyph Setting), jak i programu opisanego w następnym
zadaniu.
3
Marek Kulawiak – Katedra Systemów Geoinformatycznych, Wydział ETI
Zadanie 3. (2 punkty)
Korzystając z dostarczonego przez prowadzącego kodu źródłowego zaimplementuj
zoptymalizowany algorytm Petera Wimmera w języku Java i przetestuj jego działanie na
załączonych obrazach (left.jpg oraz right.jpg).
Podstawą oceny tego etapu będzie napisany przez Ciebie kod.
Przykładowe zadania poprawkowe:
1. Zmodyfikuj kod źródłowy aplikacji z trzeciego zadania w taki sposób, żeby ścieżki
plików graficznych były przekazywane jako argumenty (parametry startowe)
programu. (0,5 punktu)
2. Uzupełnij program z trzeciego zadania o interfejs graficzny, umożliwiający wygodny
wybór zdjęć oraz ścieżki pliku wynikowego. (1,5 punktu)
Dodatkowe informacje
1. Porównanie metod tworzenia anaglifów:
http://3dtv.at/Knowhow/AnaglyphComparison_en.aspx
2. Algorytm zoptymalizowanego anaglifu w wersji Dubois:
http://research.csc.ncsu.edu/stereographics/LS.pdf
4