Ana sayfa Yazılım 3D yüz taratmak için alternatif yöntem

3D yüz taratmak için alternatif yöntem

110
0

Hızlı bir şekilde elinizdeki objeyi ya da bir insan yüzünü modelletmek istiyoruz.
Aklınıza hemen gelecek olan çözümler dışında bir yol da ben size anlatmak
istiyorum.

Konuya hızlıca girmek gerekirse, Stereo Görüntü ve Yapısal Işık Kaynağı Kullanarak üç boyutlu (3B) modelleme tekniğinden bahsetmek istiyorum. Daha önce alternetif yöntemlerde görmüş olmama rağmen bu teknik çok dikkatimi çekti. Bunun üç sebebi var, birincisi tarama esnasında lazer kullanılmıyor
olması, bildiğiniz gibi lazer ile mesafe ölçümü hızlı ve çok doğru sonuçlar verir ama lazer insan gözüne ciddi hasarlar verebilir. İkinci sebep hızı, bir saniyelik bir sürede yüzünüzün taranması işlemi bitiyor. üçüncü sebebi ise Türk yapımı olması. Bu proje şu anda, Orta Doğu Teknik üniversitesinde,
Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümündeki iki öğretim üyesi (Uğur Halıcı, İlkay Ulusoy) tarafından, öğrencilerinin de katkılarıyla geliştirilmektedir.

Sektörde bir çok uygulama alanı bulabilecek bu teknoloji, nesnelerin bilgisayar ortamına 3B aktarılmasına ihtiyaç duyulan alanlarda kullanıabilir. Yüz üzerinde estetik değişiklikler, biyomedikal uygulamalar, kimlik saptama, üç boyutlu oyunlar, arkeoloji, sanal müze, e-ticariet uygulama alanları arasında aklımıza ilk gelenler.

Geriçatım
3B yüz geriçatımı (reconstruction) uygulama alanlarının önemi nedeniyle yoğun ilgi çeken araştırma konularından biridir. 3B nesne modeli 1) nesnenin biçimini betimleyen 3B Biçim Modeli ve 2) bunu kaplayan dokumu betimleyen Doku Modeli olmak üzere iki parçadan oluşmaktadır. 3B biçim modeli genelde 3B noktaların uzaydaki konumu ve bu noktalar arasındaki ilişkiyi belirleyen bilgilerden oluşur. Doku modeli ise genellikle 2B renkli bir görüntü ve bu görüntüdeki bölgelerin 3B model üzerinde nereye kaplanacağını betimleyen bilgiyi içerir. Biçim modelinin oluşturulmasında genellikle ilk adım derinlik bilgisinin çıkarılmasıdır ve bunun sonucunda nesnenin yüzeyine oturan bir 3B nokta bulutu elde edilir.
Geliştirilen sistemde iki adet kamera ve yapılandırılmış bir ışık kaynağı kullanılıyor.. Yapılandırılmış ışık kaynağından yüz üzerine çizgiler yansıyor ve bir saniye içinde kameralardan görüntüler alınarak herşey bitiyor. Gerisi bilgisayarın hesaplama işleri. Algoritmalar tarafından yüzümdeki ışıkların alan derinlikleri hesaplaması işlemleri yapıldıktan sonra kendimi 3B olarak görebildim.Cihazın en güzel yanlarından biri portatif olması daha önce kullandığım cihazlarda bir referans noktası almak gerekiyordu yada devamlı kalibirasyon yapmak gerekiyordu. Bir operatör desteği ile kullanılması gerekiyordu. Sadece modelleme yapan modeller vardı. Her iki sistemide barındıran ve bütün bu olumsuzlukları barındırmayan sistem açıkcası bana çok kullanışlı geldi. bizim scanner yapısal ışık kaynağı ve 2 kamera kullanıyor. Tarama zamanı 1.3 saniye. Tarama sonucu elde edilen görüntüler işlenerek (x,y,z) her yönde 1mm altında çözünürlük elde ediliyor.

Portatif
Cihazın en güzel yanlarından biri portatif olması. Daha önce kullandığım cihazlarda bir referans noktası almak gerekiyordu ya da devamlı kalibirasyon yapmak gerekiyordu. Bir operatör desteği ile kullanılması gerekiyordu. Sadece modelleme yapan yazılımlar vardı. Her iki sistemi de barındıran ve bütün bu olumsuzlukları barındırmayan sistem açıkcası bana çok kullanışlı geldi.
 

 

 

Dijital ortamdayım
İşin ilginci insan kendini 3D ortamda görünce , sanki telefonda kendi sesini duyarmış gibi hissediyor. Bu ben miyim hissine kapılıyor. Evirip çeviriyorsunuz , sonuç mükemmel. yıllardır kendimi modelletmek istiyordum ama bu kadar kolay ve kısa süreceğini hiç tahmin etmemiştim.
Piyasa şu anda değişik acılardan çekilmiş fotoğraflar ile bu işlemleri yapan programlar var. Bu programlar ortama değerlerle bu işlemleri yapmaktadırlar. Yani elde edilen veriler tamamem doğru bir scan işlemi değildir.

3B scanner”lar aktif ve pasif olmak üzere 2 türlüdür. Pasif versiyonlar : Stereoscopic (Yüzdeki bazı bölgelerde, örneğin yanak, alın, çene gibi bölgelerde doku düzgün olduğundan feture point yakalamata zorluk bulunmaktadır, dolayısı ile bu bölgelirn derinlik bilgisi elde edilememektedir.), Silhouette (Yüz üzerinde çıkur bölgeler olması bu yöntemin yüz taramada kullanılmasını zorlaştırmaktadır. Diğer bir zorluk da taraması yapılacak kişinin çeşitli açılardan görüntüsü alınırken hareketsiz kalması zorunluluğdur.), image-based modeling şeklinde (az önce anlattığım. Bu yöntemle gerçeğe yakın bir derinlik bilgisi elde edilemekte sadece yaklaşk olarak bilgi elde edilebilmektedir.) sıralanabilir.
 

Aktif versiyonlar, ışık, ultrasound veya x-ray ile çalışırlar ve genelde pahallı cihazlardır. Time-of-flight (Bu yöntemin çözünürlüğünün düşük olması dolayısı ile yüz taramasında detaylı bir bilgi elde edilemektedir.), Laser Triangulation (Lazerin gözlere zararlı olması dolayısı ile yüz taramada kullanılması zararlıdır. Ayrıca bu tür tarayıcılar, insanların kıpırdamadan durması için oldukça yavaştır.), Conoscopic holography (Yüz taramada kullanılabilmesi için lazer üçgenlemede ortaya çıkan sorunlar konoskopik holografide de geçerlidir.), Photometric (Bu tekniğin uygulanabilmesi için tarama yapılan nesnenin ışık yansıtma özelliklerinin bilinmesi gerekmektedir, oysa insan yüzünün yansıtma özellikleri kşiden kişiye değişebildiği gibi yüz üzerinde bölgeden bölgeye de değişim göstermektedir. Bu teknikteki diğer bir sorunda derinlik bilgisi yerine yüzey açısı bilgisinin çıkarılmasıdır. Yüzey açısı bilgilerinden derinlik bilgisine geçerken pikseller için oluşan hatalar üstüste eklendiğinden elde edilen derinlik bilgisinde büyük hatalar ortaya çıkabilmektedir. Diğer yandan, bu hataların azaltılması için bu yöntem diğer yöntemlerle birlikte hibrid olarak kullanılabilir.), Structured light ( LCD projector kullanan yapılandırılmış ışık tekniğine dayalı 3B tarayıcılar, hem lazer kullanılmaması, hem de hız ve çözünürlük açısından yüz tarama için en uygun gözüken yöntemdir.)

Proje şu anda bitmiş ama üzerinde halen yapılabilcek çok şeyin olduğunu bilen hocalarımız, fikir üzerine fikir geliştirerek, projeyi daha da büyüterek üzerine yeni özellikler ve yapılar kurmak istiyorlar. Gelinen bu nokta bile şu anda bir çok ihtiyacı karşılabilecek düzeyde. Kendilerine bana vakit ayırdıkları ve bu bilgileri benimle paylaştıkları için teşekkür ederim.

Konu hakkında daha ayrıntılı
bilgi almak isterseniz:
Uğur Halıcı
halici@metu.edu.tr
İlkay ULUSOY
ilkay@metu.edu.tr
 

BİR CEVAP BIRAK

Please enter your comment!
Please enter your name here