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Utp pd_iy_va_sap14 vision estereoscopica

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Utp pd_iy_va_sap14 vision estereoscopica

  1. 1. Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial (WEE2) Sesión: 13 y 14 Visión Estereoscópica y sus aplicaciones MSc. Ing. José C. Benítez P.
  2. 2. Logros de aprendizaje 1. Analizar cómo se percibe una imagen con profundidad. 2. Conocer los fundamentos de la visión estereoscópica. 3. Experimentar el efecto de la convergencia. 4. Definir una imagen estéreo. 5. Diferenciar los parámetros estéreo. 6. Entender el paralaje y sus tipos. 7. Diferenciar los problemas de la visión estéreo. 8. Conocer los formatos de la visión estéreo. 9. Entender los tipos de dispositivos de visión estéreo. 10. Implementar la visión estéreo. 2
  3. 3. 3 Contenido Visión estereoscópica: ¿Cómo se percibe la profundidad en el cerebro?. Fundamentos de la visión estereoscópica. Efecto de la convergencia. Definición de la imagen estéreo. Los parámetros estéreo. El paralaje y sus tipos. Problemas de la visión estéreo. Formatos de la visión estéreo. Tipos de dispositivos de visión estéreo. Implementación de la visión estéreo.
  4. 4. ¿Cómo se genera la percepción de la profundidad (3D) en el cerebro? 4
  5. 5. Fundamentos de la visión estéreo 5 • Nuestros ojos captan dos imágenes desde dos puntos de vista distintos que dependen de: • La separación intraocular (DIO) • Entre 45-75mm (65mm es lo habitual) • La disparidad: entre las dos imágenes existen diferencias en la dirección horizontal. • Son interpretadas como una única imagen, información de la distancia (fusión y estereopsis). • La sensación de profundidad depende de la disparidad y la DIO. • A mayor DIO, mayor disparidad y mejor captación de la profundidad en objetos lejanos • A menor DIO, menor disparidad y mejor captación de la profundidad en objetos cercanos
  6. 6. Fundamentos de la visión estéreo • Convergencia: punto en el cual se intersecan los ejes ópticos. 6 • Punto de divergencia 0. • En puntos muy alejados los ejes ópticos son casi paralelos. • La divergencia nunca se produce. • A partir de ciertas distancias no se distingue la profundidad. • Depende de las personas. • Entre los 60 y 100m. • Acomodación: enfoque óptico de un punto. • Fusión: proceso conjunto de acomodar un punto y hacer converger los ejes ópticos en él.
  7. 7. Experimento Los ojos convergen en el pulgar. El fondo se ve doble. Los ojos convergen en el fondo. El pulgar se ve doble. 7
  8. 8. Imagen estéreo • Llamaremos imagen estéreo a la fusión de la imagen del ojo derecho con la imagen del ojo izquierdo. • Cada una de los dos elementos que componen la imagen estéreo recibe el nombre de campo. 8
  9. 9. Parámetros estéreo • Distancia intraocular (DIO). • Distancia al centro de proyección (d). • Paralaje (Paralax) • Depende de los factores anteriores. • Traslación horizontal de la imagen (HIT: Horizontal Image Translation). 9
  10. 10. Paralaje 10 Paralax: distancia entre las dos proyecciones de un punto en el plano de proyección Disparidad: distancia entre las dos proyecciones de un punto en las retinas Paralax = Disparidad = Estéreo Paralax depende de La distancia intraocular A más DIO más paralax
  11. 11. Paralaje 11 Tipos de paralaje • Según el eje • Paralaje horizontal • Paralaje vertical (no debe producirse) • Según la distancia • Cero paralaje: El punto se encuentra sobre el plano de proyección. (ZPS: Zero Parallax Setting) • Paralaje positivo. El punto se encuentra detrás del plano de proyección. • Divergente: no debe producirse • Paralaje negativo. El punto se encuentra antes del plano de proyección.
  12. 12. Paralaje 12
  13. 13. HIT 13 • Traslación horizontal de los campos del par estéreo. • Parámetro de ajuste (tunning) • Modifica • Paralax • ZPS • HIT ≠paralax • HIT no depende de la distancia.
  14. 14. Problemas de visión estéreo 14 • Relación acomodación/convergencia. • Imágenes congruentes. • Bordes. • Imágenes cruzadas. • Paralaje vertical. • Distancia del observador.
  15. 15. Relación acomodación/convergencia 15 • 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 experiencia se enlazan los dos movimientos. • Produce: • Dificultades en la fusión • Incomodidad
  16. 16. Relación acomodación/convergencia 16 El efecto depende de: • La persona: En niños y gente que trabaja con imágenes estéreo el problema es menor • La escena que visualicemos • Tamaño de la pantalla (mejor cuanto más grande) • De la distancia al plano de proyección (mejor cuanto mayor) • Del tipo de paralaje (mejor el paralaje positivo)
  17. 17. Relación acomodación/convergencia 17 • Se intenta que el paralaje no exceda los 1’5o Max paralax= 2*d*tan (1’5o/2)
  18. 18. Imágenes congruentes 18 • Las dos imágenes deben tener igual: • Brillo. • Intensidad. • Contraste. • Deben mostrar la misma escena. • Problema con los cursores: Deberían duplicarse. • Provoca dificultades en la fusión.
  19. 19. Bordes 19 • Las imágenes que no están totalmente contenidas en la pantalla dan problemas. • Imágenes con paralaje negativo: • El paralaje indica que el objeto está delante de la pantalla. • El corte con el borde indica que está detrás. • Imágenes con paralaje positivo: • Son más tolerantes al recorte vertical que al horizontal
  20. 20. Imágenes cruzadas 20 • Este efecto se produce cuando un ojo ve una imagen que no le corresponde. • Se produce el efecto de imagen fantasma o ghosting. • Se debe a: • Problemas de sincronización con los dispositivos. • Problemas de latencia de la pantalla o los proyectores.
  21. 21. Paralaje vertical 21 • Distancia en el eje vertical de las dos proyecciones de un punto en el plano de proyección. • Nunca debe de producirse. • Provoca: • Dificultades en la fusión. • Incomodidad (incluso malestar). • Obliga al ojo a realizar un movimiento no natural.
  22. 22. Distancia del observador 22 • Al acércanos las distancias disminuyen • Al alejarnos las distancias aumentan
  23. 23. Formatos de visión estéreo 23 • Líneas entrelazadas. • Above-below. • Syde-by-side. • Red-Cyan. • Whitelinecode(WLC). • Quadbuffer. • Una ventana para cada campo.
  24. 24. Líneas entrelazadas 24 • Se utilizan la líneas pares para un campo y las líneas impares para el otro campo • Problemas • Reduce la definición vertical (menos puntos por columna)
  25. 25. Above-below 25 • Se divide el área de renderizado verticalmente. • Debe introducirse como parámetro el tamaño de la línea de separación de campos. • Problema : • Pérdida de resolución horizontal
  26. 26. Side by side 26 • Se divide le área de renderizado horizontalmente colocando un campo al lado del otro. • Debe introducirse como parámetro el tamaño de la línea de separación de campos. • Problema: • Pérdida de resolución vertical
  27. 27. Red-Cyan 27 • Un campo se pinta con tonalidades de rojo y el otro con tonalidades de cian. • Problemas: • Suele darse el fenómeno de ghosting. • Se pierde congruencia entre los campos de la imagen estéreo.
  28. 28. White line code 28 • Se utiliza la última fila de la pantalla para pintar la línea clave. • A cada campo se le asigna un código. • Problema: • Se necesitan tarjetas con velocidades de refresco bastante altas (120Hz).
  29. 29. Quadbuffer 29 • Extensión del doble bufferpara estéreo. • Se utilizan dos buffers para cada campo • Problemas: • Necesita sincronización hardware. • Necesita una tarjeta con velocidades de refresco altas.
  30. 30. Una ventana para cada campo 30 • Consiste en asignar una ventana distinta para cada campo. • Necesita sistemas con dos tarjetas gráficas. • Dos equipos conectados. • Un solo equipo con dos tarjetas gráficas.
  31. 31. Tipos de dispositivos de visión estéreo 31 Dispositivos activos: • Muestran alternativamente los campos de una imagen 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.
  32. 32. Implementación de la visión estéreo 32 • Implementación para sistemas con dos planos de proyección (HMD). • Implementaciones para sistemas con un único plano. • Toe-in • Off-axis
  33. 33. Implementación para sistemas con dos planos de proyección 33 • Proyección sobre dos cámaras. • Separadas una distancia DIO. • Con la misma orientación. • Parámetros. • Distancia intraocular (DIO).
  34. 34. Toe-in 34 • Proyección sobre dos cámaras: • Separadas una distancia DIO. • Orientadas hacia el centro del plano de proyección. • Orientación: • Parámetros: • Distancia intraocular (DIO). • Distancia al plano de proyección (d). • Este método introduce paralaje vertical).
  35. 35. Toe-in 35
  36. 36. Off-axis 36 Centro de proyección estéreo (SCOP)
  37. 37. Off-axis 37 Centro de proyección del campo izquierdo (LCOP)
  38. 38. Off-axis 38
  39. 39. Bibliografía • http://www.stereographics.com/support/downloads_ support/handbook.pdf • http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/projection/st ereorender/ • Calculating Stereo Pairs • 3D Stereo OpenGLexample • A portable rear projection stereoscopic display 39
  40. 40. Resumen Realizar un resumen mediante mapas conceptuales (CMapTools) 40 de esta diapositiva. Serán mejor consideradas los resúmenes que tengan información extra a esta diapositiva. Las fuentes adicionales utilizadas en el resumen se presentarán en su carpeta personal del Dropbox y deben conservar el nombre original y agregar al final _S1314. Las fuentes y los archivos *.cmap deben colocarse dentro de su carpeta personal del Dropbox, dentro de una carpeta de nombre: PDI_PaternoM_S1314 Las Tareas que no cumplan las indicaciones no serán considerados por el profesor.
  41. 41. 41 Preguntas El resumen con mapas conceptuales solicitado de la Sesión, al menos debe responder las siguientes preguntas: 1. ¿Cómo se percibe la profundidad en el cerebro?. 2. Los fundamentos de la visión estereoscópica. 3. El Efecto de la convergencia. 4. Definición de la imagen estéreo. 5. Los parámetros estéreo. 6. El paralaje y sus tipos. 7. Problemas de la visión estéreo. 8. Formatos de la visión estéreo. 9. Tipos de dispositivos de visión estéreo. 10. Implementación de la visión estéreo.
  42. 42. 42 Sesión 13 y 14. Visión estereoscópica. Procesamiento de Imágenes y Visión Artificial Blog del curso: http://utppdiyva.blogspot.com

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