Imagen que también contiene datos sobre las distancias de los objetos desde la cámara.
En gráficos por computadora 3D y visión por computadora , un mapa de profundidad es una imagen o canal de imagen que contiene información relacionada con la distancia de las superficies de los objetos de la escena desde un punto de vista. El término está relacionado (y puede ser análogo) con el búfer de profundidad , el búfer Z , el búfer Z y la profundidad Z. [1] La "Z" en estos últimos términos se relaciona con la convención de que el eje central de visión de una cámara está en la dirección del eje Z de la cámara, y no en el eje Z absoluto de una escena.
Ejemplos
Estructura cúbica
Mapa de profundidad: más cerca es más oscuro
Mapa de profundidad: más cerca del plano focal es más oscuro
Aquí se pueden ver dos mapas de profundidad diferentes, junto con el modelo original del que se derivan. El primer mapa de profundidad muestra la luminancia en proporción a la distancia desde la cámara. Las superficies más cercanas son más oscuras; otras superficies son más claras. El segundo mapa de profundidad muestra la luminancia en relación con las distancias desde un plano focal nominal. Las superficies más cercanas al plano focal son más oscuras; las superficies más alejadas del plano focal son más claras (tanto más cercanas como más alejadas del punto de vista). [ cita necesaria ]
Los mapas de profundidad tienen varios usos, que incluyen:
Simular el efecto de medios semitransparentes uniformemente densos dentro de una escena, como niebla, humo o grandes volúmenes de agua.
Simulación de profundidades de campo reducidas , donde algunas partes de una escena parecen estar desenfocadas. Los mapas de profundidad se pueden utilizar para desenfocar selectivamente una imagen en distintos grados. Una profundidad de campo reducida puede ser una característica de la fotografía macro , por lo que la técnica puede formar parte del proceso de falsificación de miniaturas .
Z-buffering y z-culling, técnicas que se pueden utilizar para hacer que la renderización de escenas 3D sea más eficiente. Se pueden utilizar para identificar objetos ocultos a la vista y que, por tanto, pueden ignorarse para algunos fines de renderizado. Esto es particularmente importante en aplicaciones en tiempo real, como juegos de computadora, donde una rápida sucesión de renderizados completos debe estar disponible a tiempo para mostrarse a una velocidad regular y fija.
Mapeo de sombras : parte de un proceso utilizado para crear sombras proyectadas por iluminación en gráficos por computadora en 3D. En este uso, los mapas de profundidad se calculan desde la perspectiva de las luces, no del espectador. [2]
Proporcionar la información de distancia necesaria para crear y generar autoestereogramas y en otras aplicaciones relacionadas destinadas a crear la ilusión de visualización en 3D a través de estereoscopía .
Dispersión subsuperficial : se puede utilizar como parte de un proceso para agregar realismo simulando las propiedades semitransparentes de materiales translúcidos como la piel humana.
En visión artificial y visión por computadora, para permitir que las imágenes 3D sean procesadas por herramientas de imágenes 2D.
Generar y reconstruir formas 3D a partir de siluetas o mapas de profundidad de vista única o múltiple [3]
Creación de conjuntos de datos de imágenes de profundidad. [6]
Limitaciones
Los mapas de profundidad de un solo canal registran la primera superficie vista y, por lo tanto, no pueden mostrar información sobre esas superficies vistas o refractadas a través de objetos transparentes o reflejadas en espejos. Esto puede limitar su uso para simular con precisión la profundidad de campo o los efectos de niebla.
Los mapas de profundidad de un solo canal no pueden transmitir múltiples distancias cuando ocurren dentro de la vista de un solo píxel. Esto puede ocurrir cuando más de un objeto ocupa la ubicación de ese píxel. Este podría ser el caso, por ejemplo, de modelos con pelo, piel o hierba. De manera más general, los bordes de los objetos pueden describirse de manera ambigua cuando cubren parcialmente un píxel.
Dependiendo del uso previsto de un mapa de profundidad, puede resultar útil o necesario codificar el mapa a profundidades de bits superiores. Por ejemplo, un mapa de profundidad de 8 bits sólo puede representar un rango de hasta 256 distancias diferentes.
Dependiendo de cómo se generen, los mapas de profundidad pueden representar la distancia perpendicular entre un objeto y el plano de la cámara de escena. Por ejemplo, una cámara de escena que apunte directamente (y perpendicularmente) a una superficie plana puede registrar una distancia uniforme para toda la superficie. En este caso, geométricamente, las distancias reales desde la cámara a las áreas de la superficie plana vistas en las esquinas de la imagen son mayores que las distancias al área central. Sin embargo, para muchas aplicaciones esta discrepancia no es un problema significativo.
Referencias
^ Computer Arts / 3D World Glossary [ enlace muerto permanente ] , documento obtenido el 26 de enero de 2011.
^ Eisemann, Elmar; Schwarz, Michael; Assarsson, Ulf; Wimmer, Michael (19 de abril de 2016). Sombras en tiempo real. Prensa CRC. ISBN 978-1-4398-6769-3.
^ ab "Soltani, AA, Huang, H., Wu, J., Kulkarni, TD y Tenenbaum, JB Sintetizando formas 3D mediante el modelado de siluetas y mapas de profundidad de múltiples vistas con redes generativas profundas. En actas de la conferencia IEEE sobre computadora Reconocimiento de visión y patrones (págs. 1511-1519)". GitHub .
^ Schuon, Sebastián y col. "Lidarboost: superresolución de profundidad para escaneo de formas 3D [ enlace muerto ] ". Visión por computadora y reconocimiento de patrones, 2009. CVPR 2009. Conferencia IEEE sobre. IEEE, 2009.
^ Malik, Aamir Saeed, ed. Aplicaciones de mapas de profundidad e imágenes 3D: algoritmos y tecnologías: algoritmos y tecnologías [ enlace muerto ] . IGI Global, 2011.
^ Mousavi, Seyed Muhammad Hossein; Mirinezhad, S. Younes (enero de 2021). "Base de datos de rostros de Kinect iraní (IKFDB): una base de datos de rostros basada en la profundidad de color recopilada por el sensor Kinect v.2". SN Ciencias Aplicadas . 3 (1). doi : 10.1007/s42452-020-03999-y . ISSN 2523-3963.
