Visión estereoscópica
¿Cómo mejorar la percepción de laprofundidad?• El percibir profundidad aumenta el realismo.• Claves– Imágenes monoculares•...
¿Cómo mejorar la percepción de laprofundidad?
Fundamentos de la visión estéreo• Nuestros ojos captan dos imágenes desde dos puntos de vistadistintos– Depende de la sepa...
Fundamentos de la visión estéreo• Convergencia: punto en el cual intersecan los ejesópticos– Punto de divergencia 0– En pu...
Imagen estéreo• Llamaremos imagen estéreo a la fusión dela imagen del ojo derecho con la imagendel ojo izquierdo• Cada una...
Parámetros estéreo• Distancia intraocular(DIO)• Distancia al centro deproyección (d)• Paralelaje (Paralax)– Depende de los...
Paralelaje• Paralax: distancia entre las dos proyecciones deun punto en el plano de proyección• Disparidad: distancia entr...
Paralelaje• Tipos de paralelaje• Según el eje– Paralelaje horizontal– Paralelaje vertical (no debe producirse)• Según la d...
ParalelajeParalelaje Positivo Cero Paralelaje Paralelaje Negativo
Horizontal Image Translation• Traslación horizontal de los campos del parestéreo• Parámetro de ajuste (tunning)• Modifica–...
Problemas a tener en cuenta• Relación acomodación/convergencia• Imágenes congruentes• Bordes• Imágenes cruzadas• Paralelaj...
Relaciónacomodación/convergencia• Punto de enfoque ≠ Punto de convergencia• Acomodación en la pantalla• Puede estar por de...
Relaciónacomodación/convergencia• El efecto depende de:– La persona• En niños y gente que trabaja con imágenes estéreo epr...
Relaciónacomodación/convergencia• Se intenta que el paralelaje no exceda los1’5º1’5ºdMax paralaxMax paralax = 2*d*tan (1’5...
Imágenes congruentes• Las dos imágenes deben tener– Igual brillo– Igual intensidad– Igual contraste• Deben mostrar la mism...
Bordes• Las imágenes que no están totalmentecontenidas en la pantalla dan problemas• Imágenes con paralelaje negativo– El ...
Imágenes cruzadas• Este efecto se produce cuando un ojo ve unaimagen que no le corresponde• Se produce el efecto de imagen...
Paralelaje vertical• Distancia en el eje vertical de las dosproyecciones de un punto en el plano deproyección• Nunca debe ...
Distancia• Al acércanos las distancias disminuyen• Al alejarnos las distancias aumentan
• Las imágenes generadas deben ser isomórficascon el mundo real:– Objetos lejanos deben tener paralelaje 0.• Problema conv...
Formatos• Líneas entrelazadas• Above-below• Syde-by-side• Red-Cyan• White line code (WLC)• Quadbuffer• Una ventana para ca...
Líneas entrelazadas• Se utilizan la líneas pares para un campoy las líneas impares para el otro campo• Problemas– Reduce l...
Above-below• Se divide el área de renderizadoverticalmente• Debe introducirse como parámetro eltamaño de la línea de separ...
Syde-by-side• Se divide le área de renderizadohorizontalmente colocando un campo allado del otro• Debe introducirse como p...
Red-Cyan• Un campo se pinta con tonalidades de rojoy el otro con tonalidades de cian• Problemas– Suele darse el fenómeno d...
White line code• Se utiliza la última fila de la pantalla parapintar la línea clave.• A cada campo se le asigna un código•...
Quadbuffer• Extensión del doblebuffer para estéreo• Se utilizan dos buffers para cada campo• Problemas– Necesita sincroniz...
Una ventana para cada campo• Consiste en asignar una ventana distintapara cada campo• Necesita sistemas con dos tarjetasgr...
Tipos de dispositivos• Dispositivos activos– Muestran alternativamente los campos de unaimagen estéreo– Requieren mecanism...
Sistemas de presentación deimágenes estereoscópicas• Anáglifo• Polarización• Alternativo• Cascos HMD (Head Mounted Display...
Implementación• Implementación para sistemas con dosplanos de proyección (HMD)• Implementaciones para sistemas con unoúnic...
Implementación para sistemas condos planos de proyecciónDIOCámara IzquierdaCámara Derecha• Proyección sobre doscámaras– Se...
Implementación para sistemas condos planos de proyección• El método no es válido si se utiliza unplanos de proyecciónCero ...
Toe-in• Proyección sobre dos cámaras– Separadas una distancia DIO– Orientadas hacia el centro del plano deproyección• Orie...
Off-axis• Proyección sobre doscámaras– Separadas unadistancia DIO– Con la mismaorientación• Parámetros– Distancia intraocu...
Off-axis• Centro de proyección estéreo (SCOP)whhdαSCOPwdβSCOP)2arctan(2dw⋅=β)2/tan()2/tan(αβ==hwa )2arctan(2dh⋅=α
Off-axis• Centro de proyección del campo izquierdo(LCOP)w/2+DIO/2dLCOPθDIOρτ)2)2/tan(arctan()2arctan())2/tan(arctan()2)2/t...
Bibliografía• http://www.stereographics.com/support/downloads_support/handbook.pdf• http://astronomy.swin.edu.au/~pbourke/...
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Vision estereoscopica

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Vision estereoscopica

  1. 1. Visión estereoscópica
  2. 2. ¿Cómo mejorar la percepción de laprofundidad?• El percibir profundidad aumenta el realismo.• Claves– Imágenes monoculares• Iluminación y sombreado• Tamaño relativo• Oclusiones• Gradiente de la textura• Disminución de la visibilidad de los objetos lejanos• Aumento del brillo de los objetos cercanos• Uso de proyecciones en perspectiva• Velocidad del objeto– Par estéreo• Generar una imagen para cada ojo
  3. 3. ¿Cómo mejorar la percepción de laprofundidad?
  4. 4. Fundamentos de la visión estéreo• Nuestros ojos captan dos imágenes desde dos puntos de vistadistintos– Depende de la separación intraocular (DIO)• Entre 45-75mm (65mm es lo habitual)– Disparidad: entre las dos imágenes existen diferencias en la direcciónhorizontal• Son interpretadas como una única imagen, información de ladistancia (fusion y estereopsis)• La sensación de profundidad depende de la disparidad y ladisparidad de la DIO– A mayor DIO mayor disparidad y mejor captación de la profundidad enobjetos lejanos– A menor DIO menor disparidad y mejor captación de la profundidad enobjetos cercanos
  5. 5. Fundamentos de la visión estéreo• Convergencia: punto en el cual intersecan los ejesópticos– Punto de divergencia 0– En puntos muy alejados los ejes ópticos son casiparalelos– La divergencia nunca se produce– A partir de ciertas distancias no se distingue laprofundidad• Depende de las personas• Entre los 60 y 100m• Acomodación: enfoque óptico de un punto• Fusión: proceso conjunto de acomodar un puntoy hacer converger los ejes ópticos en él
  6. 6. Imagen estéreo• Llamaremos imagen estéreo a la fusión dela imagen del ojo derecho con la imagendel ojo izquierdo• Cada una de los dos elementos quecomponen la imagen estéreo recibe elnombre de campo
  7. 7. Parámetros estéreo• Distancia intraocular(DIO)• Distancia al centro deproyección (d)• Paralelaje (Paralax)– Depende de losfactores anteriores• Traslación horizontalde la imagen HITDIOdPlano de proyecciónCámara IzquierdaCámara Derecha
  8. 8. Paralelaje• Paralax: distancia entre las dos proyecciones deun punto en el plano de proyección• Disparidad: distancia entre las dos proyeccionesde un punto en las retinas• Paralax Disparidad Estéreo• Depende de– La distancia intraocular• A más DIO más paralax
  9. 9. Paralelaje• Tipos de paralelaje• Según el eje– Paralelaje horizontal– Paralelaje vertical (no debe producirse)• Según la distancia– Cero paralelaje: El punto se encuentra sobre el plano deproyección. (ZPS)– Paralelaje positivo. El punto se encuentra detrás del plano deproyección.• Divergente: no debe producirse– Paralelaje negativo
  10. 10. ParalelajeParalelaje Positivo Cero Paralelaje Paralelaje Negativo
  11. 11. Horizontal Image Translation• Traslación horizontal de los campos del parestéreo• Parámetro de ajuste (tunning)• Modifica– Paralax– ZPS• HIT ≠ paralax– HIT no depende de la distancia
  12. 12. Problemas a tener en cuenta• Relación acomodación/convergencia• Imágenes congruentes• Bordes• Imágenes cruzadas• Paralelaje vertical• Distancia del observador
  13. 13. Relaciónacomodación/convergencia• Punto de enfoque ≠ Punto de convergencia• Acomodación en la pantalla• Puede estar por delante o por detrás• No hay problema para puntos con 0 paralax• Se utilizan músculos diferentes pero con la experienciase enlazan los dos movimientos• Produce– Dificultades en la fusión– IncomodidadAcomodaciónConvergencia
  14. 14. Relaciónacomodación/convergencia• El efecto depende de:– La persona• En niños y gente que trabaja con imágenes estéreo eproblema es menor– Depende de la escena que visualicemos– Del tamaño de la pantalla (mejor cuanto más grande)– De la distancia al plano de proyección (mejor cuantomayor)– Del tipo de paralelaje (mejor el paralelaje positivo)
  15. 15. Relaciónacomodación/convergencia• Se intenta que el paralelaje no exceda los1’5º1’5ºdMax paralaxMax paralax = 2*d*tan (1’5º/2)
  16. 16. Imágenes congruentes• Las dos imágenes deben tener– Igual brillo– Igual intensidad– Igual contraste• Deben mostrar la misma escena• Problema con los cursores– Deberían duplicarse• Provoca– Dificultades en la fusión
  17. 17. Bordes• Las imágenes que no están totalmentecontenidas en la pantalla dan problemas• Imágenes con paralelaje negativo– El paralelaje indica que el objeto está delante de lapantalla– El corte con el borde indica que está detrás• Imágenes con paralelaje positivo– Son más tolerantes al recorte vertical que alhorizontal
  18. 18. Imágenes cruzadas• Este efecto se produce cuando un ojo ve unaimagen que no le corresponde• Se produce el efecto de imagen fantasma oghosting• Se debe a– Problemas de sincronización con los dispositivos– Problemas de latencia de la pantalla o losproyectores
  19. 19. Paralelaje vertical• Distancia en el eje vertical de las dosproyecciones de un punto en el plano deproyección• Nunca debe de producirse• Provoca– Dificultades en la fusión– Incomodidad (incluso malestar)– Obliga al ojo a realizar un movimiento no natural
  20. 20. Distancia• Al acércanos las distancias disminuyen• Al alejarnos las distancias aumentan
  21. 21. • Las imágenes generadas deben ser isomórficascon el mundo real:– Objetos lejanos deben tener paralelaje 0.• Problema convergencia.– La distancia intraocular del espectador debe ser lamisma que la del dispositivo de captura– Debe cumplir• V=M*F• V: Distancia del observador a la pantalla• M: Magnificación de la lente• F: Distancia focalOrtoestereoscopica
  22. 22. Formatos• Líneas entrelazadas• Above-below• Syde-by-side• Red-Cyan• White line code (WLC)• Quadbuffer• Una ventana para cada campo
  23. 23. Líneas entrelazadas• Se utilizan la líneas pares para un campoy las líneas impares para el otro campo• Problemas– Reduce la definición vertical (menos puntospor columna)• Usados en Flickers disminuyen elparpadeo
  24. 24. Above-below• Se divide el área de renderizadoverticalmente• Debe introducirse como parámetro eltamaño de la línea de separación decampos• Problema– Pérdida de resolución horizontal
  25. 25. Syde-by-side• Se divide le área de renderizadohorizontalmente colocando un campo allado del otro• Debe introducirse como parámetro eltamaño de la línea de separación decampos• Problema– Pérdida de resolución vertical
  26. 26. Red-Cyan• Un campo se pinta con tonalidades de rojoy el otro con tonalidades de cian• Problemas– Suele darse el fenómeno de ghosting– Se pierde congruencia entre los campos de laimagen estéreo
  27. 27. White line code• Se utiliza la última fila de la pantalla parapintar la línea clave.• A cada campo se le asigna un código• Problema– Se necesitan tarjetas con velocidades derefresco bastante altas (120Hz)
  28. 28. Quadbuffer• Extensión del doblebuffer para estéreo• Se utilizan dos buffers para cada campo• Problemas– Necesita sincronización hardware– Necesita una tarjeta con velocidades derefresco altas
  29. 29. Una ventana para cada campo• Consiste en asignar una ventana distintapara cada campo• Necesita sistemas con dos tarjetasgráficas– Dos equipos conectados– Un solo equipo con dos tarjetas gráficas
  30. 30. Tipos de dispositivos• Dispositivos activos– Muestran alternativamente los campos de unaimagen estéreo– Requieren mecanismos de sincronización costosos– Los proyectores son baratos• Dispositivos pasivos– Las dos imágenes son mostradas a la vez– No requieren mecanismos de sincronización– Los proyectores son caros
  31. 31. Sistemas de presentación deimágenes estereoscópicas• Anáglifo• Polarización• Alternativo• Cascos HMD (Head Mounted Display)• Sistemas lenticulares• ChromaDepth
  32. 32. Implementación• Implementación para sistemas con dosplanos de proyección (HMD)• Implementaciones para sistemas con unoúnico– Toe-in– Off-axis
  33. 33. Implementación para sistemas condos planos de proyecciónDIOCámara IzquierdaCámara Derecha• Proyección sobre doscámaras– Separadas unadistancia DIO– Con la mismaorientación• Parámetros– Distancia intraocular(DIO)
  34. 34. Implementación para sistemas condos planos de proyección• El método no es válido si se utiliza unplanos de proyecciónCero ParalelajeParalelaje negativo
  35. 35. Toe-in• Proyección sobre dos cámaras– Separadas una distancia DIO– Orientadas hacia el centro del plano deproyección• Orientación• Parámetros– Distancia intraocular (DIO)– Distancia al plano deproyección (d)• Este método introduceparalelaje vertical)2tan(º90DIOd−=αDIOPlano de proyecciónα
  36. 36. Off-axis• Proyección sobre doscámaras– Separadas unadistancia DIO– Con la mismaorientación• Parámetros– Distancia intraocular (DIO)– Distancia al plano deproyección (d)– Ángulo de apertura vertical(α)– Relación anchura (h)anchura (w), aspect-ratio(a=w/h)
  37. 37. Off-axis• Centro de proyección estéreo (SCOP)whhdαSCOPwdβSCOP)2arctan(2dw⋅=β)2/tan()2/tan(αβ==hwa )2arctan(2dh⋅=α
  38. 38. Off-axis• Centro de proyección del campo izquierdo(LCOP)w/2+DIO/2dLCOPθDIOρτ)2)2/tan(arctan()2arctan())2/tan(arctan()2)2/tan(arctan()2arctan(2)2/tan()2/tan(dDIOadDIOwadDIOadDIOwhDIOahDIOwa−⋅=−=⋅=+⋅=+=⋅=+=+==αραθαθθτατ
  39. 39. Bibliografía• http://www.stereographics.com/support/downloads_support/handbook.pdf• http://astronomy.swin.edu.au/~pbourke/stereographics/– Calculating Stereo Pairs– 3D Stereo OpenGL example– A portable rear projection stereoscopicdisplay

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