Imagens: De intensidade e de Profundidade Prof a Dr a Mercedes Gonzales Márquez Prof a Dr a Mercedes Gonzales Márquez Universidade Estadual de Mato Grosso.

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1 Imagens: De intensidade e de Profundidade Prof a Dr a Mercedes Gonzales Márquez Prof a Dr a Mercedes Gonzales Márquez Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul

2 Conteúdo 1.Imagens de Intensidade 2.Imagens de Profundidade 3.Aplicações das Imagens de Profundidade 4.Construção de modelos 3D a partir de imagens de profundidade 5.Aplicações: – Do Registro de Imagens de Profundidade – Dos modelos construídos por Imagens de Profundidade

3 Imagem de intensidade Uma imagem de intensidade é composta por uma matriz bidimensional de pixels (picture elements) que codificam a radiação eletromagnética emitida ou refletida por cada ponto correspondente da cena.

4 Imagem digital Matriz cujos índices de linhas e de colunas identificam um ponto na imagem, e o correspondente valor do elemento da matriz identifica o nível de cinza naquele ponto. x y f(x,y)

5 Imagem de intensidade

6 Resolução espacial (depende da resolução do sensor)Resolução espacial (depende da resolução do sensor) 128 x 128 pixels 64 x 64 pixels

7 Imagem de intensidade Imagem de 1944 x 2592 pixels (5 Megapixels)

8 Imagem de intensidade Resolução radiométrica (geralmente 256 níveis)Resolução radiométrica (geralmente 256 níveis) 256 níveis de cinza 8 niveis de cinza

9 Imagem de intensidade Resolução radiométrica (geralmente 256 níveis)Resolução radiométrica (geralmente 256 níveis) 0  Preto.... 255  Branco  R (Red) Vermelho – Níveis : 0 - 255  R (Red) Vermelho – Níveis : 0 - 255 2o Canal Imagens Coloridas ( 3 Canais ) A radiação eletromagnêtica é medida em três comprimentos de onda (electromagnêtica) diferenteA radiação eletromagnêtica é medida em três comprimentos de onda (electromagnêtica) diferente 1o Canal  G (Green) Verde -- Níveis : 0 - 255 3o Canal  B (Blue) Azul – Níveis : 0 - 255

10 Imagem de intensidade Imagem colorida Imagem de nível de cinza Imagem binária

11 Imagens de Profundidade vs. Imagens de Intensidade Imagens de intensidadeImagens de intensidade – Similar a fotografias – Codifica intensidade, cor – Adquiridas por câmeras Imagens de profundidade (range images)Imagens de profundidade (range images) – Codifica forma e distância – Adquiridas por sensores especiais (sonar, câmeras laser)

12 Imagens de Profundidade

13 Na imagem de profundidade cada pixel armazena a informação de profundidade, ou seja, a distância entre o ponto visível na cena e um sistema de referência. Gera-se uma grande e densa quantidade de dados e são ideais para digitalizar, com riqueza de detalhes e realismo, objetos que apresentam estrutura geométrica complexa.

14 Imagens de profundidade

15 Imagens de Profundidade (aquisição) 3D Scanner3D Scanner

16 Imagens de Profundidade (aquisição) Escaneamento da estatua David de MichelAngelo (5.17 mts).Escaneamento da estatua David de MichelAngelo (5.17 mts).

17 Imagens de Profundidade (aquisição) Escaneamento da estatua David de MichelAngelo (5.17 mts).Escaneamento da estatua David de MichelAngelo (5.17 mts).

18 Imagens de Profundidade (aquisição) Escaneamento com escaneador construído com tecnologia accesível (laser de linha e webcam)Escaneamento com escaneador construído com tecnologia accesível (laser de linha e webcam)

19 Imagens de Profundidade (aplicação) Quando temos imagens de profundidade de diferentes vistas de modo a cobrir completamente o objeto, podemos reconstruir o objeto, ou seja, construir um modelo virtual dele.

20 Imagens de Profundidade (aplicação) Modelo virtual de David

21 Imagens de Profundidade (aplicação) Venus de Milo e seu modelo virtualVenus de Milo e seu modelo virtual

22 Imagens de Profundidade (aplicação) Peças do acervo histórico da cidade de Curitiba e os correspondentes modelos virtuais.

23 Imagens de Profundidade (aplicação) Alguns usos desses modelos: Réplicas físicasRéplicas físicas Preservação cultural (arquivos permanentes)Preservação cultural (arquivos permanentes) AnimaçãoAnimação

24 Imagens de Profundidade (geração do modelo) As etapas para construir um modelo 3D a partir de imagens de profundidade são: AquisiçãoAquisição RegistroRegistro IntegraçãoIntegração

25 Imagens de Profundidade (aquisição) Aquisição: Imagens de diferentes pontos de vista, de maneira que cubram o objeto, são obtidas.Aquisição: Imagens de diferentes pontos de vista, de maneira que cubram o objeto, são obtidas.

26 Imagens de Profundidade (aquisição)

27 Imagens de Profundidade (registro) Registro ou Alinhamento das imagens:Registro ou Alinhamento das imagens: – Cada imagem possui seu sistema de coordenadas local, sendo necessário levar todas elas a um único sistema de coordenadas (global). – As imagens possuem uma região em comum (de sobreposição) a qual deve ser alinhada.

28 Imagens de Profundidade (registro) Registro:Registro:

29 ICP (Iterative Closest Point) Usa uma transformação inicial T 0 “suficientemente próxima da solução” e iterativamente a refina.Usa uma transformação inicial T 0 “suficientemente próxima da solução” e iterativamente a refina.

30 Imagens de Profundidade (registro) Registro:Registro:

31 Como obter T 0 (Pré-alinhamento) Determinação da Transformação Final -A melhor transformação é escolhida usando um critério de avaliação global.

32 Imagens de Profundidade (integração) Integração: Construção de um modelo único, não redundante.Integração: Construção de um modelo único, não redundante.

33 Imagens de Profundidade (exemplos de modelos)

34 Algumas aplicações de modelos construídos por imagens de profundidade Animação FacialAnimação Facial Baseada na estratégia biomecânicaBaseada na estratégia biomecânica Baseada em captura e transferência de movimentoBaseada em captura e transferência de movimento Reconhecimento FacialReconhecimento Facial Baseado em registro de imagens de profundidadeBaseado em registro de imagens de profundidade

35 Algumas aplicações de modelos construídos por imagens de profundidade Animação FacialAnimação Facial Baseada na estratégia biomecânicaBaseada na estratégia biomecânica

36 Construindo o modelo de uma face

37 Anatomia humana Anatomia humana

38 Inserindo a anatomia humana na face virtual Inserindo a anatomia humana na face virtual

39 Sistema biomecânico de animação Sistema biomecânico de animação Modelagem que concilia aspectos anatômicos, como forma e posicionamento dos músculos, com aspectos mecânicos, como elasticidade da pele e o equilíbrio das forças que regem a dinâmica de um sistema.

40 Expressão de rancor

41 Expressão de sorriso

42 Algumas aplicações de modelos construídos por imagens de profundidade Animação FacialAnimação Facial Baseada em captura e transferência de movimentoBaseada em captura e transferência de movimento

43 Animação facial (captura de movimento) Etapas: 1.Captura de movimento 2.Transferência para o modelo virtual.

44 Animação facial (captura de movimento)

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46 Algumas aplicações de modelos construídos por imagens de profundidade Reconhecimento FacialReconhecimento Facial Baseado em registro de imagens de profundidadeBaseado em registro de imagens de profundidade

47 Registro de imagens de profundidade