Obliczenia wizualne

Obliczenia wizualne to ogólny termin określający wszystkie dyscypliny informatyki zajmujące się obrazami i modelami 3D , takie jak grafika komputerowa, przetwarzanie obrazów, wizualizacja, wizja komputerowa, rzeczywistość wirtualna i rozszerzona oraz przetwarzanie wideo . Obliczenia wizualne obejmują również aspekty rozpoznawania wzorców , interakcji człowieka z komputerem, uczenia maszynowego i bibliotek cyfrowych. Główne wyzwania to pozyskiwanie, przetwarzanie, analiza i renderowanie informacji wizualnych (głównie obrazów i wideo). Obszary zastosowań obejmują przemysłową kontrolę jakości, przetwarzanie obrazów medycznych i wizualizacji, geodezji, robotyki, systemów multimedialnych, dziedzictwa wirtualnego, efektów specjalnych w filmach i telewizji oraz gier komputerowych.

Historia i przegląd

Obliczenia wizualne to dość nowy termin, który nabrał obecnego znaczenia około 2005 roku, kiedy po raz pierwszy zwołano Międzynarodowe Sympozjum nt. Obliczeń Wizualnych. Obszary technologii komputerowej dotyczące obrazów, takie jak formaty obrazów, metody filtrowania, modele kolorów i metryki obrazu, mają wiele wspólnych metod i algorytmów matematycznych. Kiedy informatycy pracują w dyscyplinach informatycznych, które obejmują obrazy, takie jak grafika komputerowa , przetwarzanie obrazu i wizja komputerowa , zauważyli, że ich metody i zastosowania coraz bardziej się pokrywają, zaczęli używać terminu „przetwarzanie wizualne”, aby zbiorczo opisać te dziedziny. A także metody programowania na sprzęcie graficznym, sztuczki manipulacyjne do obsługi ogromnych danych, podręczniki i konferencje, społeczności naukowe tych dyscyplin i grupy robocze w firmach coraz bardziej się mieszały.

Ponadto aplikacje coraz częściej wymagały technik z więcej niż jednej z tych dziedzin jednocześnie. Aby wygenerować bardzo szczegółowe modele złożonych obiektów, potrzebujesz rozpoznawania obrazu , czujników 3D i algorytmów rekonstrukcji , a do wiarygodnego wyświetlania tych modeli potrzebujesz realistycznych technik renderowania ze złożoną symulacją oświetlenia. Grafika w czasie rzeczywistym jest podstawą użytecznego oprogramowania rzeczywistości wirtualnej i rozszerzonej. Dobra segmentacja narządów jest podstawą interaktywnej manipulacji wizualizacjami 3D skanów medycznych. Sterowanie robotem wymaga rozpoznawania obiektów jako modelu jego otoczenia. A wszystkie urządzenia (komputery) potrzebują ergonomicznych graficznych interfejsów użytkownika.

Chociaż wiele problemów uważa się za rozwiązane w społecznościach naukowych subdyscyplin tworzących obliczenia wizualne (głównie przy założeniach idealistycznych), jednym z głównych wyzwań informatyki wizualnej jako całości jest integracja tych częściowych rozwiązań z odpowiednimi produktami. Obejmuje to radzenie sobie z wieloma praktycznymi problemami, takimi jak adresowanie wielu urządzeń, wykorzystanie rzeczywistych danych (często błędnych i/lub gigantycznych rozmiarów) oraz obsługa przez nieprzeszkolonych użytkowników. Pod tym względem przetwarzanie wizualne jest czymś więcej niż tylko sumą swoich subdyscyplin , to kolejny krok w kierunku systemów nadających się do rzeczywistego użytku we wszystkich obszarach wykorzystujących obrazy lub obiekty 3D na komputerze.

Dyscypliny obliczeń wizualnych

Przynajmniej następujące dyscypliny są poddziedzinami obliczeń wizualnych. Bardziej szczegółowe opisy każdego z tych pól można znaleźć na powiązanych stronach specjalnych.

  • Grafika komputerowa i animacja komputerowa

Grafika komputerowa to ogólny termin określający wszystkie techniki, które wytwarzają obrazy za pomocą komputera. Przekształcenie opisu obiektów w ładne obrazy nazywa się renderowaniem , które zawsze jest kompromisem pomiędzy jakością obrazu a czasem wykonania.

  • Analiza obrazu i wizja komputerowa

Techniki, które mogą wydobywać informacje o treści z obrazów, nazywane są technikami analizy obrazu . Wizja komputerowa to zdolność komputerów (lub robotów) do rozpoznawania otoczenia i prawidłowej jego interpretacji.

  • Wizualizacja i analityka wizualna

Wizualizacja służy do tworzenia obrazów, które mają przekazywać wiadomości. Dane mogą być abstrakcyjne lub konkretne, często bez elementów geometrycznych a priori. Analityka wizualna opisuje dyscyplinę interaktywnej wizualnej analizy danych, określaną również jako „nauka analitycznego rozumowania wspieranego przez interaktywny interfejs wizualny”.

  • Modelowanie geometryczne i druk 3D

Aby reprezentować obiekty do renderowania, potrzebuje specjalnych metod i struktur danych, które są objęte terminem modelowanie geometryczne . Oprócz opisywania i interaktywnych technik geometrycznych dane z czujników są coraz częściej wykorzystywane do rekonstrukcji modeli geometrycznych. Algorytmy efektywnego sterowania drukarkami 3D również należą do dziedziny obliczeń wizualnych.

  • Obróbka i edycja obrazu

W przeciwieństwie do analizy obrazu przetwarzanie obrazu polega na manipulowaniu obrazami w celu uzyskania lepszych obrazów. „Lepszy” może mieć bardzo różne znaczenia w zależności od zastosowania. Ponadto należy to odróżnić od edycji obrazu , która opisuje interaktywną manipulację obrazami w oparciu o weryfikację przez człowieka.

  • Rzeczywistość wirtualna i rozszerzona

Techniki, które dają poczucie zanurzenia w fikcyjnym świecie, nazywane są rzeczywistością wirtualną (VR). Wymagania dotyczące rzeczywistości wirtualnej obejmują wyświetlacze montowane na głowie , śledzenie w czasie rzeczywistym i wysokiej jakości renderowanie w czasie rzeczywistym. Rzeczywistość rozszerzona umożliwia użytkownikowi zobaczenie rzeczywistego środowiska oprócz wirtualnych obiektów, które tę rzeczywistość rozszerzają. Wymagania dotyczące dokładności dotyczące szybkości renderowania i precyzji śledzenia są tutaj znacznie wyższe.

  • Interakcja człowiek-komputer

Planowanie, projektowanie i wykorzystanie interfejsów między ludźmi a komputerami to nie tylko część każdego systemu obejmującego obrazy. Ze względu na dużą przepustowość kanału wzrokowego człowieka (oka), obrazy są również preferowaną częścią ergonomicznych interfejsów użytkownika w każdym systemie, tak więc interakcja człowiek-komputer jest również integralną częścią obliczeń wizualnych.

przypisy

  1. Bibliografia   _ Obliczenia wizualne: geometria, grafika i wizja . Media Charlesa Rivera. ISBN 978-1584504276 .
  2. Bibliografia _ _ ISVC 2023 . 2018-03-10 . Źródło 2023-01-07 .
  3. ^   [Thomas, JJ i Cook, KA (red.) (2005). Ścieżka oświetlona: program badań i rozwoju analityki wizualnej, IEEE Computer Society Press, ISBN 0-7695-2323-4 ]

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Visual_computing&oldid=1135833647 ”