Una nuova tecnica di imaging consente di digitalizzare con precisione oggetti chiari e l'ambiente circostante, un risultato che ha eluso gli attuali metodi di rendering 3D all'avanguardia. La capacità di creare dettagli, Le versioni digitali 3D di oggetti e scene del mondo reale possono essere utili per la produzione di film, creare esperienze di realtà virtuale, migliorare il design o la garanzia della qualità nella produzione di prodotti trasparenti e anche per preservare oggetti rari o culturalmente significativi.

"Digitando in modo più accurato gli oggetti trasparenti, il nostro metodo ci aiuta ad avvicinarci all'eliminazione della barriera tra il mondo digitale e quello fisico, " ha detto Jonathan Stets, Università tecnica della Danimarca, e co-leader del gruppo di ricerca che ha sviluppato la pipeline. "Per esempio, potrebbe consentire a un designer di posizionare un oggetto fisico in una realtà digitale e testare come apparirebbero le modifiche all'oggetto".

Gli oggetti trasparenti sono difficili da digitalizzare perché il loro aspetto deriva quasi completamente dall'ambiente circostante. Sebbene uno scanner TC possa acquisire la forma di un oggetto chiaro, ciò richiede la rimozione dell'oggetto dall'ambiente circostante e dall'illuminazione, che deve anche essere catturato per ricreare accuratamente l'aspetto dell'oggetto.

I ricercatori descrivono in dettaglio il loro approccio alla digitalizzazione di oggetti trasparenti nella rivista The Optical Society Ottica applicata . Un'innovazione chiave nello sviluppo del nuovo metodo è stata l'uso di un braccio robotico per registrare le posizioni precise di due telecamere utilizzate per riprendere scene contenenti un oggetto chiaro. Avere queste informazioni spaziali dettagliate ha permesso ai ricercatori di scattare fotografie della scena, rimuovere l'oggetto e scansionarlo in uno scanner CT e quindi rimetterlo nella scena, sia digitalmente che nella vita reale, per confrontare accuratamente la scena della vita reale e la sua ricostruzione virtuale.

Confronto pixel per pixel"Il braccio robotico ci permette di ottenere una fotografia e un computer 2D, o reso, immagine che può essere confrontata pixel per pixel per misurare la corrispondenza delle immagini, " ha detto Alessandro Dal Corso, co-responsabile del gruppo di ricerca. "Questo confronto quantitativo non era possibile con le tecniche precedenti e richiede un allineamento estremamente preciso tra il rendering digitale e la fotografia".

Una volta finalizzate le versioni digitali degli oggetti, il metodo fornisce informazioni sulle proprietà del materiale dell'oggetto che sono distinte dalla sua forma. "Ciò consente agli oggetti di vetro scansionati di sembrare ancora realistici se collocati in un ambiente digitale completamente diverso, " ha spiegato Jeppe Frisvad, un membro del gruppo di ricerca. "Per esempio, potrebbe essere posizionato su un tavolo in un soggiorno digitale o sul bancone in una cucina virtuale."

Utilizzando una configurazione ottica contenente componenti prontamente disponibili, i ricercatori hanno testato il loro nuovo flusso di lavoro digitalizzando tre scene, ciascuno contenente un diverso oggetto in vetro su un tavolo con uno sfondo a scacchiera bianco e grigio. Hanno iniziato con l'acquisizione di scansioni luminose strutturate della scena, un metodo di imaging che utilizza la deformazione di un modello proiettato per calcolare la profondità e le superfici degli oggetti nella scena. Hanno anche usato una sfera cromata per acquisire un'immagine a 360 gradi dell'ambiente circostante. La scena è stata illuminata con LED disposti ad arco per catturare come la luce proveniente da diverse angolazioni interagisse con le parti opache della scena. I ricercatori hanno anche scansionato separatamente gli oggetti di vetro in uno scanner CT, che forniva informazioni per ricostruire la superficie dell'oggetto. Finalmente, la versione digitale della scena e l'oggetto in vetro renderizzato sono stati combinati per produrre una rappresentazione 3D dell'intera scena.

L'analisi quantitativa ha mostrato che le immagini della scena digitale e della scena del mondo reale corrispondevano bene e che ogni fase del nuovo flusso di lavoro di imaging ha contribuito alla somiglianza tra le immagini renderizzate e le fotografie.

"Poiché le fotografie sono scattate in condizioni controllate, possiamo fare confronti quantitativi che possono essere utilizzati per migliorare la ricostruzione, " disse Frisvad. "Per esempio, è difficile giudicare a occhio se la superficie dell'oggetto ricostruita dalla TAC è accurata, ma se il confronto mostra errori, quindi possiamo usare queste informazioni per migliorare gli algoritmi che ricostruiscono la superficie dalla TAC".

Un nuovo modo per misurare le proprietà ottiche L'approccio fornisce anche un modo senza contatto per misurare le proprietà ottiche di un materiale. Ciò rende la tecnica potenzialmente utile per un'ampia gamma di applicazioni oltre i film e la realtà virtuale.

Per esempio, l'approccio potrebbe consentire ai ricercatori di creare un rendering digitale di un oggetto e quindi modificare un parametro, come l'indice di rifrazione, per comprendere meglio le proprietà del materiale reale. Mentre le tecnologie precedenti a volte richiedono la scheggiatura di un pezzo dell'oggetto per misurarne le proprietà ottiche, la nuova tecnica potrebbe essere utile per analizzare oggetti trasparenti rari o preziosi senza danneggiare l'oggetto. La tecnica potrebbe essere applicata anche per aiutare gli ingegneri a perfezionare la progettazione o la fabbricazione di prodotti trasparenti.

I ricercatori vogliono espandere il loro approccio ad altre sfide nel rendering 3D, come il rendering di oggetti che mostrano una lucentezza metallica o che sono traslucidi. Stanno anche lavorando su modi per accelerare l'acquisizione delle varie immagini e scansioni in modo che l'approccio possa essere utilizzato per la garanzia della qualità nella produzione di prodotti trasparenti.