מה זה 3D reconstruction?
3D reconstruction או שחזור תלת מימד הוא תהליך לכידת הצורה והמראה של אובייקטים וסביבות בעולם האמיתי
כדי ליצור מודלים תלת מימדיים מנתונים שנאספו מחיישנים וטכניקות הדמיה שונות.
תהליך זה נפוץ בתחומים שונים כגון ראייה ממוחשבת, רובוטיקה, הדמיה רפואית ופיתוח משחקי וידאו.
להלן פירוט של איך עובד 3D reconstruction:
איסוף נתונים: זה כולל איסוף נתונים ממספר זוויות באמצעות מצלמות, לייזרים או טכנולוגיות חישת עומק אחרות. לדוגמה,
פוטוגרמטריה משתמשת בתצלומים שצולמו בנקודות מבט שונות, בעוד שלידאר משתמש בסריקות לייזר.
עיבוד ומידול: הנתונים שנאספים מעובדים לאחר מכן באמצעות תוכנה מיוחדת המיישמת וממזגת אותם למודל מרחבי קוהרנטי.
אלגוריתמים מחשבים את המיקום, הכיוון ופרמטרים אחרים הדרושים כדי להפוך את הנתונים שנאספו למודל תלת-ממדי אחיד.
יצירת רשת: ברגע שהמודל מיושר וממזג, ניתן ליצור רשת.
רשת זו מורכבת מקודקודים, קצוות ופנים המגדירים את צורת האובייקט או הסצנה בחלל תלת מימד.
מרקם ועידון: לריאליזם חזותי, טקסטורות מוחלות על הרשת בהתבסס על התמונות או נתוני הסריקה.
ניתן לבצע חידודים נוספים כדי לשפר את הדיוק או האסתטיקה של הדגם.
שחזור תלת מימד נמצא ביישומים כמו:
מציאות רבודה ומציאות מדומה: יצירת סביבות סוחפות או הגדלת סצנות בעולם האמיתי עם פרטים וירטואליים.
מורשת תרבותית: דיגיטציה של חפצים ואתרים היסטוריים לשימור ולימוד.
כלי רכב אוטונומיים: מאפשר לכלי רכב להבין את הסביבה שלהם בתלת מימד כדי לנווט בבטחה.
הדמיה רפואית: יצירת מודלים תלת מימדיים של חלקי גוף מסריקות MRI ו-CT לצורך אבחון ותכנון ניתוח.
טכנולוגיות 3D reconstruction
טכנולוגיות שחזור תלת מימד מקיפות מגוון של טכניקות וכלים המשמשים ליצירת מודלים תלת מימדיים מאובייקטים ומסביבות פיזיות.
טכנולוגיות אלו משתנות במידה רבה מבחינת המתודולוגיות, היישומים והציוד המשמש.
להלן כמה טכנולוגיות מפתח המשמשות בשחזור תלת מימד:
פוטוגרמטריה: טכניקה זו משתמשת בתצלומים שצולמו מזוויות שונות כדי ליצור מודלים תלת מימדיים.
זה שימושי במיוחד בגלל הפשטות שלו והמחיר הסביר של הציוד הנדרש – בעצם כל מצלמה.
תוכנה מעבדת תמונות חופפות כדי להסיק את הגיאומטריה של הנושא, המשמשות במיפוי, ארכיטקטורה וארכיאולוגיה.
סריקת לייזר (Lidar): משתמשת באור לייזר כדי לסרוק סביבות או עצמים ולמדוד מרחקים.
הנתונים הנאספים משמשים לבניית מודלים תלת מימדיים מפורטים ומדויקים של מבנים גדולים, נופים וסביבות עירוניות.
נפוץ בגיאוגרפיה, ייעור ותכנון עירוני, כמו גם במערכות ניווט לרכב אוטונומי.
סריקת אור מובנית: שיטה זו מקרינה סדרה של תבניות אור על אובייקט.
לאחר מכן המצלמה צופה בדפורמציה של דפוסים אלה על האובייקט, והנתונים משמשים לבניית מודל תלת מימדי.
טכנולוגיה זו משמשת לעיצוב תעשייתי ולמדידה של אובייקטים מורכבים בהם נדרש דיוק גבוה.
ראייה סטריאוסקופית: בדומה לאופן שבו הראייה האנושית פועלת על ידי השוואת תמונות משתי עיניים כדי להסיק עומק,
מערכות סטריאוסקופיות משתמשות בשתי מצלמות או יותר כדי ללכוד תצוגות שונות של סצנה.
ההבדלים בין תצוגות אלו מאפשרים חישוב של מידע עומק, המשמש לשחזור סצינה תלת מימדית.
שיטה זו נפוצה בניווט רובוטי ובמציאות מדומה.
מצלמות זמן טיסה: מצלמות זמן טיסה (Time Of Flight) אלו מודדות את הזמן שלוקח לאות אור לעבור אל האובייקט ובחזרה למצלמה כדי לאמוד עומק.
טכנולוגיה זו משמשת במשחקים אינטראקטיביים, מציאות רבודה ובכמה סמארטפונים חדשים יותר עבור צילום משופר ותכונות אבטחה כמו זיהוי פנים.
Multi-View Stereo: טכניקה זו משתמשת במספר תמונות של אובייקט, כל אחת מנקודות מבט שונות. שלא כמו פוטוגרמטריה,
MVS דורש בדרך כלל הגדרות וחישוב מתוחכמים יותר, אך מייצר מודלים תלת מימדיים מפורטים ביותר.
זה שימושי ביישומים הדורשים מודלים אמינים כמו הפקת סרטים ומשחקי וידאו.
טומוגרפיה ממוחשבת (CT) והדמיית תהודה מגנטית (MRI): בשימוש בעיקר בתחום הרפואי, טכנולוגיות הדמיה אלו מייצרות תמונות
חתך של הגוף שניתן לשחזר למודלים תלת מימדיים מפורטים.
מודלים אלו מסייעים באבחון רפואי, תכנון טיפול ומחקר.
