بخشی از مقاله
چکیده
ایجاد مدل سه بعدی یکی از موارد پر اهمیت در فتوگرامتری میباشد اما با پا به عرصه گذاشتن لیزر اسکنرها تحولی در ایجاد مدل سه بعدی ایجاد شد و امکان ایجاد مدل سه بعدی با سرعت بالا را فراهم کرد اما دارای مشکل هزینه بود. با مطرح شدن Kinect زمینه برای ایجاد مدل سه بعدی با هزینهی پایین اما با دقت پایین فراهم شد اما Kinfuبرای ایجاد مدل سه بعدی با هزینه و دقت مناسب بر روی Kinectمطرح شد.که در این مقاله به بررسی جزئیات این تکنولوژی میپردازیم.
-1 مقدمه
فتوگرامتری از بدو شروع با توجه به ویژگیها و قابلیتهای مدل سه بعدی ، به دنبال ایجاد مدل سه بعدی بوده است .ایجاد مدل سه بعدی از اشیای یا محیط های Indoorکه در فتوگرامتری بردکوتاه مطرح میشود همواره با مشکل انتخاب نقاط متناظر برای محاسبه ی مختصات سه بعدی مواجه بوده است .که این مشکل باعث محدودیت در نقاط محاسبه شده و کاهش سرعت پردازش ها می شود.
با پا به عرصه گذاشتن لیزراسکنرها مشکل سرعت و محدودیت در نقاط ایجاد شده برای ایجاد مدل سه بعدی از بین رفت اما با توجه به هزینهی بالای لیزر اسکنرها باعث شد تا در موارد خیلی خاص بتوان از آنها استفاده کرد و نتوان به عنوان جایگزین مناسبی برای ایجاد مدل سه بعدی باشد. سالهای اخیر با مطرح شدن بازی Xbox360 توسط مایکروسافت که همراه با آن وسیله ای به نام Kinectمطرح شد.
این وسیله برای ایجاد تعامد بیشتر کاربران با بازی و ایجاد تحرکت در افراد مطرح شده بود اما پژوهشگران و محققان به این نتیجه رسیدن که با توجه به خروجیها ، ویژگیها و قابلیتهایی که این دستگاه دارد میتوان برای ایجاد مدلهای سه بعدی استفاده کرد . اما نسخه ای که برای بازی مطرح شده بود به صورت مجزا قابل استفاده نبود و نیاز به خرید خود Xbox360 بود با توجه به استقبالی که از آن شد شرکت مایکروسافت نسخه ای برای استفادهی تحقیقاتی و قابل استفاده بر روی ویندوز را مطرح کرد .
شرکت مایکروسافت نرم افزاری برای استفاده از این مسئله را مطرح کرد اما با توجه به محدودیت هایی که داشت نمیتوانست یک مدل سه بعدی مناسب ایجاد کرد برای این منظور یک نرم افزار جدید به نام ایجاد مدل سه بعدی به صورت آنلاین مطرح شد. در این مقاله ابتدا در مورد ویژگیها و کاربردهایKinect و سپس اجزا تشکیل دهندهی آن و نحوی ایجاد داده های عمق در آن مورد بررسی قرار می گیرد. سپس تکنولوژی جدیدKinfu و ویژگیهای آن مطرح میشود .و در مورد نحوی انجام برداشت و نمونه برداشت انجام شده با این روش مطرح میشود. با استفاده از برداشت صورت گرفته دقت برداشت صورت گرفته مورد بررسی قرار می گیرد.
-2.1 ویژگیهای Kinect
تکنولوژی تهیه داده های سه بعدی در دستگاه Kinect نقش کلیدی و اصلی را در آن دارد که مربوط به یک شرکت اسرائیلی به نام PrimeSenseاست.[1] از این دادهها میتوان برای ایجاد مدل سه بعدی از شی یا محیط برداشت شده استفاده کرد. اما میدانیم Kinect یک سخت افزار است که بدون نرم افزار بدون معنا است.[5]برای این منظور شرکت مایکروسافت نرم افزاری برای Kinect در June 16, 2011 تهیه کرد که این SDKاین اجازه را به کاربران میدهد که برای توسعهی کاربرهای Kinect به زبانهای C++/CLI,C یا Visual Basic برنامه نویسی کنند.
Skeletal Tracking .[3] یکی از ویژگیهای این نرم افزار است که این اجازه را میدهد که افراد تشخیص و رفتار آنها دنبال شود .در هر لحظه میتواند 6 نفر که در میدان دید دستگاه قرار داشته باشند را تشخیص دهد اما فقط 2 نفر از آنها را میتواند با جزئیات نشان دهد.[2] با توجه به این که تصاویر رنگی نیز تهیه می کند این امکان را ایجاد میکند که از آن برای رنگ دادن به ابر نقاط ایجاد شده استفاده کرد.که باعث طبیعیتر نشان دادن ابر نقاط میشود.با توجه به قابلیت وجود دریافت صدا امکان تشخیص افراد با توجه به زبانهای تعریف شده برای آن را ایجاد می کند. اما داده های Kinect در مقایسه با سایر دوربینهایعمق موجود نسبتاً نویزی است و باعث میشود یک مدل 3بعدی با دقت بالا بدست نیایید و نیاز به راه حل جدیدی برای ایجاد مدل سه بعدی با استفاده از Kinect وجود داشته باشد .
-2.2 اجزای تشکیل دهنده Kinect
این وسیله از سه قسمت اصلی تشکیل شده است -1بخش مربوط به برداشت دادهها -2 بخش مربوط به اعمال کنندهی تیلت -3بخش مربوط به تراشهی مربوط به پردازش و رابط برای انتقال دادهها بخش مربوط به برداشت دادهها از سه نوع سنسور تشکیل شده است -1 سنسور های مربوط به برداشت داده های عمق که از سنسور ساطع کننده مادون قرمز و سنسور عمق سنج مادون قرمز -2سنسور مربوط به تهیهی تصویر رنگی-3آرایه از میکروفونها برای تشخیص و استفاده برای تشخیص کاربر تراشهی الکتریکی، برای مرتبط ساختن میدان داده های عمق با تصاویر رنگی تهیه شده ، پردازشهایی انجام میدهد .داده های پیش پردازش شده با استفاده از USBبه صورت نقشهی عمق و تصاویر رنگی به سخت افزار مورد نظر انتقال داده میشود.[1]
شکل .2نحوی ارتباط اجزای تشکیل دهنده [1] Kinect سنسور تهیه جریان تصاویر رنگی در حالت معمول تصاویر 8بیتی با رزولوشن VGAکه 480 × 640 - پیکسل - تهیه میکند اما این سنسور قادر است تصاویر با رزولوشن - 1280x1024 - اما با فرکانس کمتر و با فرمت UYVYنیز خروجی دهد. سنسور مادون قرمز نیز قادر است به صورت مستقیم جریانی از تصاویر مادون قرمز را بدهد بدون این که تبدیل به تصاویر عمق شود.[3]
-2.3 میدان دید
میزان میدان دید با توجه به سنسور مادون قرمز تنظیم میشود .اما در حال معمول Kinect قادر است افراد را در فاصلهی 0.8متر تا 4متر را تشخیص دهد. و افراد باید قادر باشند در ان فاصله از دست خود استفاده کنند.که فاصلهی پیش نهادی 1.2 متر تا 3.5 متر است. اما در حالت فاصلهی نزدیک قادر است بین فاصلهی 0.4متر تا 3متر خوب تشخیص دهد اما در فاصلهی بین 0.8 تا 2.5 بهترین جزییات را می دهد.[2]
