Uma nova técnica de imagem torna possível digitalizar com precisão objetos claros e seus arredores, uma conquista que escapou aos métodos atuais de renderização 3D de última geração. A capacidade de criar detalhes, Versões digitais 3D de objetos e cenas do mundo real podem ser úteis para a produção de filmes, criando experiências de realidade virtual, melhorar o design ou a garantia de qualidade na produção de produtos transparentes e até mesmo na preservação de objetos raros ou culturalmente significativos.

"Ao digitalizar com mais precisão objetos transparentes, nosso método nos ajuda a chegar mais perto de eliminar a barreira entre o mundo digital e físico, "disse Jonathan Stets, Universidade Técnica da Dinamarca, e co-líder da equipe de pesquisa que desenvolveu o pipeline. "Por exemplo, pode permitir que um designer coloque um objeto físico em uma realidade digital e teste como as mudanças no objeto pareceriam. "

Objetos transparentes são difíceis de digitalizar porque sua aparência vem quase que completamente de seus arredores. Embora um tomógrafo possa adquirir a forma de um objeto claro, isso requer a remoção do objeto de seu entorno e iluminação, que também deve ser capturado para recriar com precisão a aparência do objeto.

Os pesquisadores detalham sua abordagem para digitalizar objetos transparentes no jornal The Optical Society Óptica Aplicada . Uma inovação importante no desenvolvimento do novo método foi o uso de um braço robótico para registrar as localizações precisas de duas câmeras usadas para imagens de cenas contendo um objeto claro. Ter essas informações espaciais detalhadas permitiu aos pesquisadores tirar fotos da cena, remova o objeto, escaneie-o em um tomógrafo e coloque-o de volta na cena - tanto digitalmente quanto na vida real - para comparar com precisão a cena da vida real e sua reconstrução virtual.

Comparação pixel a pixel "O braço robótico nos permite obter uma fotografia e um 2D computado, ou renderizado, imagem que pode ser comparada pixel a pixel para medir o quão bem as imagens correspondem, "disse Alessandro Dal Corso, co-líder da equipe de pesquisa. "Essa comparação quantitativa não era possível com as técnicas anteriores e requer um alinhamento extremamente preciso entre a renderização digital e a fotografia."

Assim que as versões digitais dos objetos forem finalizadas, o método fornece informações sobre as propriedades materiais do objeto que são distintas de sua forma. "Isso permite que os objetos de vidro digitalizados ainda pareçam realistas quando colocados em um ambiente digital completamente diferente, "explicou Jeppe Frisvad, um membro da equipe de pesquisa. "Por exemplo, ele pode ser colocado em uma mesa em uma sala digital ou no balcão de uma cozinha virtual. "

Usando uma configuração óptica contendo componentes prontamente disponíveis, os pesquisadores testaram seu novo fluxo de trabalho digitalizando três cenas, cada um contendo um objeto de vidro diferente em uma mesa com um pano de fundo xadrez branco e cinza. Eles começaram adquirindo varreduras de luz estruturadas da cena, um método de imagem que usa a deformação de um padrão projetado para calcular a profundidade e as superfícies dos objetos na cena. Eles também usaram uma esfera cromada para adquirir uma imagem de 360 ​​graus dos arredores. A cena foi iluminada com LEDs dispostos em um arco para capturar como a luz vinda de diferentes ângulos interagia com as partes opacas da cena. Os pesquisadores também escanearam separadamente os objetos de vidro em um tomógrafo, que forneceu informações para reconstruir a superfície do objeto. Finalmente, a versão digital da cena e o objeto de vidro renderizado foram combinados para produzir uma representação 3D de toda a cena.

A análise quantitativa mostrou que as imagens da cena digital e da cena do mundo real combinavam bem e que cada etapa do novo fluxo de trabalho de imagem contribuiu para a semelhança entre as imagens renderizadas e as fotografias.

"Como as fotos são tiradas em condições controladas, podemos fazer comparações quantitativas que podem ser usadas para melhorar a reconstrução, "disse Frisvad." Por exemplo, é difícil julgar a olho nu se a superfície do objeto reconstruída a partir da tomografia computadorizada é precisa, mas se a comparação mostrar erros, então, podemos usar essa informação para melhorar os algoritmos que reconstroem a superfície da tomografia computadorizada. "

Uma nova maneira de medir as propriedades ópticas A abordagem também fornece uma maneira sem contato para medir as propriedades ópticas de um material. Isso torna a técnica potencialmente útil para uma ampla gama de aplicações além de filmes e realidade virtual.

Por exemplo, a abordagem pode permitir que os pesquisadores criem uma renderização digital de um objeto e, em seguida, ajustem um parâmetro, como o índice de refração, para entender melhor as propriedades do material da vida real. Embora as tecnologias anteriores às vezes exijam a quebra de um pedaço do objeto para medir suas propriedades ópticas, a nova técnica pode ser útil para analisar objetos transparentes raros ou valiosos sem danificar o objeto. A técnica também pode ser aplicada para ajudar os engenheiros a refinar o projeto ou a fabricação de produtos transparentes.

Os pesquisadores querem expandir sua abordagem para outros desafios na renderização 3D, como objetos de renderização que exibem um brilho metálico ou que são translúcidos. Eles também estão trabalhando em maneiras de acelerar a aquisição de várias imagens e digitalizações, de modo que a abordagem possa ser usada para garantia de qualidade na produção de produtos transparentes.