تكييف الفيديو مع شكل شاشة بسرعة 1000 إطار / ثانية

يتم عرض الفيديو على قطعة متحركة من الورق (على اليسار) وعلى القماش المشوه للقميص. شاهد

الجميع جهاز عرض رقمي عادي يعرض الفيديو على سطح أبيض مسطح - على الشاشة. يفضل في الظلام. متطلبات الشاشة صارمة للغاية: يعتمد جمال الصورة إلى حد كبير على جودتها. ولكن تخيل أن جهاز العرض يمكنه عرض الفيديو ليس فقط على سطح مستو ، ولكن على نسيج من أي شكل ، وحتى نقله ! تم تطوير هذه التكنولوجيا المذهلة من قبل موظفي مختبر إيشيكاوا واتانابي من جامعة طوكيو.



وفقا للمهندسين اليابانيين ، تجمد التحسين التكنولوجي لأجهزة العرض على الفور. لكن هذه تقنية مهمة تمتد وتكمل العالم الحقيقي. من الناحية النظرية ، يمكن أن تكون الصور ومقاطع الفيديو المسقطة مفيدة جدًا في مختلف مجالات الواقع المعزز: من صناعة الترفيه إلى المساعدين الرقميين المعلوماتيين الذين يعرضون المعلومات السياقية في مكان مناسب أو على النظارات أو الخوذة أو ببساطة على ستارة في غرفة.

تقتصر معظم تقنيات عرض الصور الحديثة على الأسطح الثابتة. هذا يضيق نطاقها بشكل كبير.

قرر المهندسون من مختبر Isikawa Watanabe إزالة هذا القيد عن طريق جعل أجهزة العرض أكثر تكيفًا مع العالم الديناميكي المحيط ، حيث يتغير الواقع باستمرار ويتغير شكله. في الواقع المعزز للمستقبل ، ستندمج الأشياء الافتراضية والعالم الحقيقي في شكل عضوي واحد ، متكيف تمامًا مع الرؤية البشرية. من الناحية المثالية ، يجب ألا نميز بين ملصقات الطلاء والإسقاطات الرقمية. في المستقبل البعيد ، لا يجب أن تختلف الأشياء "الحية" الديناميكية ثلاثية الأبعاد كثيرًا عن الأشياء الحقيقية للعالم المادي الحقيقي.

ما هو المطلوب لإحياء هذه الفكرة؟ بادئ ذي بدء ، يلزم وجود جهاز عرض عالي السرعة بمعدل إطارات مرتفع بشكل استثنائي لكل ثانية وزمن وصول منخفض. مع هذه المتطلبات ، تم تصميم جهاز العرض DynaFlash في الاعتبار ، والذي يعرض صورًا ذات 8 بت بمعدل إطارات يبلغ 1000 إطار / ثانية وتأخيرًا يبلغ 3 مللي ثانية فقط.


جهاز العرض الرقمي DynaFlash

لا يبحث اليابانيون عن طرق سهلة. لم يتوقفوا عند إنشاء جهاز عرض عالي السرعة ، لكنهم ذهبوا أبعد من ذلك واستنتجوا كيفية جعله يشوه الصورة وفقًا لتشوهات النسيج المرن في الوقت الفعلي تقريبًا. لماذا؟ على سبيل المثال ، حتى يتمكن جهاز العرض من عرض مقاطع الفيديو دون تشويه الأجسام المتحركة. على سبيل المثال ، على تي شيرت لشخص متحرك.

كما قد تعتقد ، يتم تنفيذ الإسقاط عالي السرعة من خلال تتبع خاص ، أي التتبع السطحي. هذه أيضًا مهمة غير عادية في مجال رؤية الكمبيوتر. إن مهمة تتبع الأسطح المجعدة معقدة بسبب حقيقة أن السطح يمكن أن يغطي نفسه جزئيًا ، ناهيك عن الإغلاق الجزئي للأجسام الغريبة.

بالطبع ، يجب أن يتم التتبع السطحي بنفس السرعة العالية التي يعمل بها جهاز العرض. لذلك ، تتميز تقنية Marker Duster Cluster Marker بنفس الخصائص التقنية: 1000 إطار / ثانية وتأخيرًا يبلغ 3 مللي ثانية.

كيف يمكن تتبع شكل السطح بهذه الدقة والسرعة؟ من حيث المبدأ ، هناك أيضًا خيارات قليلة. قام اليابانيون بذلك من خلال شبكة علامة ، والتي يتم تطبيقها على الكائن. يتم عرض تصميم شبكة ماركر في الرسوم المتحركة.



يحدث التتبع بسرعة عالية في مهمة موازية للغاية في العديد من الخيوط المستقلة. ومع ذلك ، حتى على وحدة المعالجة المركزية ، يتم تحقيق أداء 1000 إطار في الثانية.


ناقل التعرف على شبكة العلامة

بعد التعرف على شبكة العلامة ، يقوم البرنامج بسرعة بحساب ناقلات تشوه الإطار المطلوبة في الفيديو وعرض النتيجة في الوقت الفعلي باستخدام جهاز العرض DynaFlash.


حساب المتجهات في البرنامج

بشكل عام ، وفقًا للوصف ، يعمل النظام بشكل منطقي وبسيط. السؤال هو التنفيذ الفني - كيف تمكنوا من تحسين مهمة رؤية الجهاز هذه لأداء عالي؟

يمكن العثور على الإجابة على هذا السؤال في مقالة " تعيين الإسقاط الديناميكي على تشوه السطح غير الصلب باستخدام علامة الكتلة المشوهة نقطة " ، التي نشرها المؤلفون في معاملات IEEE على التصور ورسومات الكمبيوتر (doi: 10.1109 / TVCG.2016.2592910 ، pdf) يصف بالتفصيل خوارزميات لحساب المتجهات لشبكة العلامات ، وتحديث مواقع مجموعات النقاط المتتبعة ، والكشف عن الإيجابيات الخاطئة ، واستكمال المجموعات المفقودة ، وما إلى ذلك. يكتب المؤلفون أنهم استخدموا حزمة OpenMP لموازاة الحسابات. يتطلب التعرف من قبل البرنامج لشبكة العلامة وتتبع إطار بإطار أقل من 2 مللي ثانية و 1 مللي ثانية ، على التوالي ، اعتمادًا على شكل التشويه. يقارن الجدول النتيجة بنظام DRDM آخر قدمه الزملاء في ندوة IEEE في عام 2011.



المؤلفون على يقين من أن الطبيعة العضوية للواقع المعزز على كائنات العالم الحقيقي هي شرط مهم لسلامة انطباعات هذا النوع من الواقع الاصطناعي. يجب ألا يكون هناك تأخير كبير في عرض الفيديو والتشويه الهندسي.

لطالما عرف الرجال من مختبر إيشيكاوا واتانابي باختراعاتهم غير العادية والمثيرة للاهتمام. على سبيل المثال ، في عام 2013 ، اخترعوا جهاز العرض Lumipen عالي السرعة ، الذي يعرض الفيديو على الأجسام المتحركة.



يمكن لهذه التكنولوجيا أن تجد التطبيق في ألعاب الواقع المعزز ، حيث يتفاعل الشخص في الواقع مع الأشياء الافتراضية ، سواء كانت كرة بوك أو كرة قدم.

يستخدم إسقاط الواقع الافتراضي على الأشياء الواقعية على نطاق واسع في المتنزهات حول العالم. يمكن استخدامه في واجهات الكمبيوتر ، والنماذج الأولية ، في التدريس مع المعلم (على سبيل المثال ، في تعليم قيادة السيارة) والعديد من المجالات الأخرى.

Source: https://habr.com/ru/post/ar398539/