Гепард бежит по травяной саванне в полном беге. Видеопоследовательность, которая показывает его, занимает всего несколько секунд. Достаточно рассчитать цифровое трехмерное изображение, которое можно переместить от показанного животного. Это стало возможным благодаря программному обеспечению, разработанному Бернхардом Райнертом и профессором Хансом-Питером Зайделем из Института компьютерных наук Макса Планка вместе с Тобиасом Ритчелом из Университетского колледжа в Лондоне.
Как рисовать фигурки
В дополнение к минимальной помощи соответствующего пользователя, программа требует только видео, которое показывает животное в движении. Например, чтобы оживить гепарда как трехмерного существа, соответствующий пользователь должен нарисовать скелет конечности на одном изображении видео, как это известно из рисунка на палочке.
Картинная галерея
Для этой цели исследователи разработали пользовательский интерфейс, напоминающий простую программу рисования. С его помощью требуется всего несколько щелчков мышью, пока хвост гепарда не будет закрашен оранжевой линией, а позвоночник, голова, передние и задние ноги отмечены другими цветными линиями. Программное обеспечение передает эти маркировки всем отдельным изображениям в видеопоследовательности, так что линии всегда лежат на конечностях, даже если их положение изменяется на следующих изображениях.
Пользователь проверяет, правильно ли программа записывает конечности, проверяя пять отдельных изображений и, при необходимости, исправляя их вручную. «Все предыдущие попытки автоматизировать распознавание конечностей провалились здесь. Вот почему мы разработали новый метод расчета, основанный на специальных случайных процессах, так называемых цепях Маркова », - объясняет Бернхард Рейнерт, который защитил докторскую диссертацию в Институте компьютерных наук им. Макса Планка несколько недель назад.
Программное обеспечение создает модель цифровой сетки
Если пользователь подтвердил, что программное обеспечение правильно распознало конечности гепарда на пяти основных изображениях, оно автоматически создает трехмерную цифровую сеточную модель животного. Для этого он отделяет двухмерное изображение гепарда от переднего плана и фона и заменяет нарисованные конечности цилиндрами, которые имеют переменную высоту и диаметр, пока они не будут соответствовать каждому отдельному изображению. «Процедура схожа с попыткой сформировать животное из удлиненного воздушного шара, но гораздо точнее с точки зрения отдельных сегментов», - объясняет Рейнерт. На последнем этапе мех гепарда копируется с изображения, на котором был отмечен весь скелет конечности, а затем рисуется в виде так называемой текстуры поверх трехмерной модели сетки. Трехмерная модель гепарда уже закончена.
Модель также подходит для 3D-печати
«Таким образом, вы получите хорошую 3D-модель за несколько минут, с помощью которой вы можете либо продолжить работу, либо усовершенствовать ее, если вам нужно еще более высокое качество», - объясняет Тобиас Ритчел, старший преподаватель в University College London. Однако необработанная 3D-модель настолько хороша, что вы можете сразу же отправить ее на 3D-принтер, чтобы распечатать соответствующую скульптуру на основе цифровой модели. Исследователи проверили свое программное обеспечение на различных видеоклипах на животных, которые они нашли на видеоплатформе YouTube, и таким образом создали целый зоопарк 3D-моделей. Короткие видео идеальны, так как часто здесь движется только животное, а камера не качается взад-вперед, что сложно для программного обеспечения. Трехмерные модели животных могут отображаться в разных позах и с различными скинами или скинами, а также могут быть клонированы, например, для создания целой пачки из шаблона гепарда.
Цифровое животное за 30 минут
До сих пор это было возможно только при большой ручной работе. Исследователи также доказали это дополнительным исследованием. Если некоторые подопытные воссоздали цифровое воссоздание простого животного через несколько минут, другие подопытные все еще не были удовлетворены результатом через полчаса, несмотря на экспертные знания и специальное программное обеспечение. (Mz)