وب جی ای اس (Web GIS) در عمل : راه حل های سه بعدی استریوسکوپی برای نقشه های آنلاین و کره های مجازی

از آنجایی که مردمک‌های ما حدود 6.5 سانتی‌متر از هم فاصله دارند، هر چشم یک منظره را از زاویه‌ای متفاوت می‌بیند و تصویر منحصربه‌فردی را به قشر بینایی می‌فرستد، که سپس تصاویر هر دو چشم را در یک عکس ادغام می‌کند. تفاوت جزئی بین تصاویر سمت راست و چپ به مغز این امکان را می دهد که “بعد سوم” یا عمق یک صحنه را به درستی درک کند (stereopsis). با این حال، زمانی که شخصی یک نمایش تصویری معمولی دو بعدی (دو بعدی) از یک صحنه سه بعدی (سه بعدی) را روی یک صفحه کامپیوتر معمولی مشاهده می کند، هر چشم اساساً اطلاعات یکسانی را دریافت می کند. عمق در چنین مواردی را فقط می توان تقریباً از سرنخ های بصری موجود در تصویر، مانند پرسپکتیو استنباط کرد، زیرا تنها یک تصویر به هر دو چشم ارائه می شود. هدف از نمایشگرهای سه بعدی استریوسکوپی این است که تصویری کمی متفاوت به هر چشم بتابانند تا به درک واقعی تر و واقعی تر از عمق، سطوح مختلف صحنه و تسکین اشیا دست یابند. این مقاله مروری کوتاه بر تعدادی راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سه‌بعدی برای ایجاد و نمایش نقشه‌های آنلاین و کره‌های مجازی (مانند Google Earth) به صورت «سه‌بعدی واقعی» با هزینه‌های تقریباً رایگان تا چند هزار پوند ارائه می‌کند. استرلینگ گزارش عملی نیز از تجربه USGS BRD UMESC (بخش منابع زیستی سازمان زمین شناسی ایالات متحده، مرکز علوم محیطی غرب میانه بالا) در راه اندازی یک سیستم سه بعدی استریوسکوپی تمام رنگی و کم هزینه ارائه شده است. این مقاله مروری کوتاه بر تعدادی راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سه‌بعدی برای ایجاد و نمایش نقشه‌های آنلاین و کره‌های مجازی (مانند Google Earth) به صورت «سه‌بعدی واقعی» با هزینه‌های تقریباً رایگان تا چند هزار پوند ارائه می‌کند. استرلینگ گزارش عملی نیز از تجربه USGS BRD UMESC (بخش منابع زیستی سازمان زمین شناسی ایالات متحده، مرکز علوم محیطی غرب میانه بالا) در راه اندازی یک سیستم سه بعدی استریوسکوپی تمام رنگی و کم هزینه ارائه شده است. این مقاله مروری کوتاه بر تعدادی راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سه‌بعدی برای ایجاد و نمایش نقشه‌های آنلاین و کره‌های مجازی (مانند Google Earth) به صورت «سه‌بعدی واقعی» با هزینه‌های تقریباً رایگان تا چند هزار پوند ارائه می‌کند. استرلینگ گزارش عملی نیز از تجربه USGS BRD UMESC (بخش منابع زیستی سازمان زمین شناسی ایالات متحده، مرکز علوم محیطی غرب میانه بالا) در راه اندازی یک سیستم سه بعدی استریوسکوپی تمام رنگی و کم هزینه ارائه شده است.

تجسم سه بعدی استریوسکوپی (سه بعدی) اغلب با نمایش معمولی اشیاء و صحنه های سه بعدی روی صفحه کامپیوتر یا رسانه های دیگر اشتباه گرفته می شود. در رندر سه بعدی استریوسکوپی، درک بسیار واقعی تری از عمق (“بعد سوم”)، از سطوح مختلف صحنه، و تسکین جسم وجود دارد، زیرا هر چشم در واقع با تصویر کمی متفاوت از همان صحنه ارائه می شود، در حالی که در ارائه‌های سه‌بعدی معمولی (شبه یا “مسطح”)، عمق را می‌توان در بهترین حالت تقریباً شبیه‌سازی کرد، زیرا تنها یک تصویر به هر دو چشم ارائه می‌شود.

اکثر انسان ها توانایی درک و اندازه گیری عمق را با دو چشم با استفاده از دید دوچشمی (استریو) دارند. استریوپسیس فرآیند فیزیولوژیکی در ادراک بصری است که در آن مغز انسان دو برجستگی کمی متفاوت از جهان را روی شبکیه دو چشم سنتز و ترکیب می کند تا این احساس عمق را ایجاد کند [1 ] . هنگام مشاهده تصاویر و داده‌های برداری با استفاده از دید سه بعدی استریوسکوپی، روابط متقابل بین ویژگی‌ها و دنیای واقعی واضح‌تر می‌شود، تفسیر عکس دقیق‌تر و کامل‌تر می‌شود و دقت فضایی افزایش می‌یابد [2 ] .

همانطور که در این مقاله به طور خلاصه خواهیم دید، فناوری‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری برای تجسم سه‌بعدی استریوسکوپی روی صفحه‌نمایش‌های رایانه به طور قابل‌توجهی کامل شده و مقرون به صرفه‌تر شده‌اند. همچنین در سال‌های اخیر علاقه‌ای رو به رشد (و تجدید) موازی به ارائه‌های داده‌های زمینی رایانه‌ای «واقعی سه بعدی» استریوسکوپی وجود داشته است، به عنوان مثال، با راه‌اندازی یک سری کنفرانس جدید در اوت 2009 که به این موضوع اختصاص داده شده است [3 ] ].

عینک سه بعدی غیرفعال

در این روش از عینک‌های دو رنگ ساده و کم‌هزینه استفاده می‌شود (که در آن هر عدسی از نظر رنگی متضاد رنگ است، معمولاً قرمز برای چشم چپ و فیروزه‌ای برای چشم راست) برای محدود کردن نوری که به هر چشم می‌رسد. تصاویر سه بعدی استریوسکوپی سازگار با این تکنیک به عنوان تصاویر آناگلیف شناخته می شوند. آنها از دو پرسپکتیو “کد رنگ” و اندکی متفاوت از یک صحنه (به عنوان مثال، یک جفت تصویر استریوسکوپی قرمز/فیروزه‌ای)، یکی برای هر چشم، روی هم قرار گرفته‌اند، اما نسبت به یکدیگر برای ایجاد جلوه‌ای عمقی متمایز می‌شوند. وقتی با یک عینک همسان دیده می شود (شکل 1). تصاویر آناگلیف برای نمایش مناسب نیازی به نمایشگر خاصی ندارند و به عنوان یک راه حل سه بعدی استریوسکوپی کم هزینه بر جذابیت این تکنیک افزوده است. نمونه‌هایی از پیاده‌سازی‌های این تکنیک در سطح درایور گرافیکی عبارتند از NVIDIA 3D Vision Discover (نسخه رایگان و ارزان‌قیمت NVIDIA 3D Vision که در حالت نیمه رنگی آناگلیف با سایه‌زن تصحیح رنگ اجرا می‌شود–شکل 2) [ 4 ] برای NVIDIA پردازنده‌های گرافیکی (واحدهای پردازش گرافیکی) و درایور iZ3D (روی حالت خروجی آناگلیف سه بعدی برای DirectX/Direct3D آزاد تنظیم شده است) [ 5 ] برای پردازنده‌های گرافیکی ATI و NVIDIA.

یک جفت عینک سه بعدی قرمز/فیروزه ای ساخته شده از مقوا و یک تصویر آناگلیف قرمز/فیروزه ای (نیمه رنگ) مناسب برای مشاهده توسط آن عینک .

تصویر در اندازه کامل

گزینه های NVIDIA Stereoscopic 3D (واقع در کنترل پنل کارت گرافیک NVIDIA) شامل یک “تست پزشکی” روی صفحه است .

تصویر در اندازه کامل

مشکلات اصلی آناگلیف ها عبارتند از: شبح، رقابت شبکیه و وفاداری رنگ محدود. راه‌حل‌هایی برای کاهش شبح‌ها و رقابت شبکیه‌ای وجود دارد (نمونه‌هایی را در [ 6 ، 7 ] ببینید)، اما رنگ‌ها هرگز نمی‌توانند به درستی در تصاویر آناگلیف [ 8 ] بازتولید شوند. برای مثال، قرمز را فقط می‌توان به صورت بنفش-قهوه‌ای تیره، در بهترین حالت، در یک آناگلیف قرمز/فیروزه‌ای ارائه کرد.

شکل دیگری از مشاهده غیرفعال عینک سه بعدی از مانیتورهای ویژه ال سی دی پلاریزه سه بعدی (نمایش کریستال مایع) و عینک های پلاریزه غیرفعال (غیر رنگی) استفاده می کند، به عنوان مثال، مانیتورهای سه بعدی Zalman (با استفاده از فناوری پلاریزاسیون در هم تنیده) [9]، مانیتور iZ3D . (با استفاده از فناوری پانل‌های انباشته دوتایی برای وضوح کامل سه بعدی، با پانل اول که شدت پیکسل را کنترل می‌کند و دومی جهت قطبش را کنترل می‌کند) [ 10 ، 11 ] و نمایشگرهای SD Planar (فناوری StereoMirror™) [ 12]]. نور پلاریزه در امواجی که در جهت یکسانی می چرخند حرکت می کند. جهت گیری های مختلف را می توان برای رمزگذاری کانال های چپ و راست یک جفت تصویر استریوسکوپی استفاده کرد. شیشه های پلاریزه ای که کاربر استفاده می کند، سپس به عنوان فیلتر برای جداسازی کانال عمل می کند. هر لنز فقط به نور پلاریزه با جهت منطبق اجازه عبور می دهد. وفاداری رنگ با این روش حفظ می شود. این فناوری حدود 200 تا 250 پوند (GBP) برای هر مانیتور 3 بعدی 22 اینچی با عینک های پلاریزه منطبق (قیمت های مصرف کننده از اکتبر 2009) هزینه دارد، به جز مانیتورهای StereoMirror Planar که قیمت بسیار بیشتری دارند (2500 پوند برای 22 اینچ SD2220W). نسخه – قیمت مصرف کننده به پوند از اکتبر 2009).

عینک اکتیو سه بعدی (شاتر).

این فناوری از یک جفت عینک شاتر LCD بی‌سیم با باتری به همراه یک صفحه نمایش ویژه، 3-D-Vision-Ready و با نرخ تجدید بالا (120 هرتز) استفاده می‌کند [13 ] . هر عدسی در عینک شاتر فعال با اعمال ولتاژ تیره می شود، اما در غیر این صورت شفاف است. این عینک دارای یک گیرنده مادون قرمز (IR) داخلی است و به صورت بی سیم توسط یک فرستنده IR متصل به کامپیوتر از طریق USB (Universal Serial Bus) کنترل می شود. آنها به طور متناوب روی یک چشم، و سپس چشم دیگر، در هماهنگی با نرخ تازه سازی مانیتور، تیره می شوند، در حالی که نمایشگر به طور متناوب چشم اندازهای متفاوتی را برای هر چشم، با استفاده از تکنیکی به نام توالی فریم متناوب نشان می دهد. NVIDIA 3D Vision [ 14 ] (با NVIDIA 3D Vision Discover (آناگلیف) اشتباه نشود [ 4]؛ جدول مقایسه محصول را در [ 15 ] ببینید) از این روش برای رایانه‌هایی با پردازنده‌های گرافیکی NVIDIA سازگار استفاده می‌کند. این فناوری وفاداری کامل رنگ را ارائه می دهد. بسته نرم افزاری NVIDIA 3D Vision (یک جفت عینک، ساطع کننده IR و یک مانیتور LCD 22 اینچی 120 هرتز 3-D-Vision-Ready) حدود 350-380 پوند (قیمت مصرف کننده GBP از اکتبر 2009) قیمت دارد.

نمایشگرهای سه بعدی با چشم غیر مسلح (بدون عینک، اتواسترئوسکوپی).

Opel و Bergmann [ 16 ] یک نمای کلی از پیشرفت های اخیر در فناوری های نمایشگر اتوسترئوسکوپی ارائه می دهند. تعدادی از شرکت ها، از جمله SeeReal Technologies [ 17 ]، Dimension Technologies Inc. [ 18 ]، Alioscopy [ 19 ] و Philips 3D Solutions [ 20 ]، مانیتورهای سه بعدی اتواستریوسکوپی خود را معرفی کرده اند که کاربران را ملزم به پوشیدن لباس های خاص نمی کند. عینک سه بعدی برای مشاهده محتوای سه بعدی.

لنزهای تولید شده توسط فیلیپس از فناوری لنزهای عدسی چند نمای مایل استفاده می کنند ( ر.ک.. کارت پستال ها و پوسترهای عدسی شکل سه بعدی) برای اطمینان از روشنایی و کنتراست کامل تصویر، و نمایش رنگ واقعی، و همچنین به کاربران اجازه می دهد تا محتوای سه بعدی را به طور همزمان در یک منطقه راحتی بزرگ مشاهده کنند. یک جزء کلیدی در این فناوری، ورقه ای از عدسی ها (عدسی های استوانه ای شفاف) است که بر روی یک نمایشگر کریستال مایع ثابت شده است. (سایر فناوری‌ها، مانند مانع اختلاف منظر، نور را مسدود می‌کنند و در نتیجه روشنایی را تا حد زیادی کاهش می‌دهند.) فیلیپس از نظر قالب‌بندی، رویکرد «2D-plus-Depth» را برای ذخیره نمایش «نقشه عمق» در مقیاس خاکستری از یک تصویر در کنار هم انتخاب کرد. با تصویر رنگی “واقعی”. مقادیر عمق در سایه های خاکستری برای ارائه یک نمایش سه بعدی در صفحه نمایش سه بعدی استفاده می شود. هر چه یک منطقه در نقشه عمق سبکتر باشد، به بیننده نزدیکتر نشان داده می شود. (در واقع، اطلاعات در “نقشه عمق” برای تبدیل کادر رنگی اصلی به 9 تصویر یا پرسپکتیو درهم آمیخته مجزا و کمی متفاوت استفاده می شود و از این میان، تنها دو مورد، یعنی یک جفت تصویر استریو، به عنوان مثال، تصویر اول و سوم، یا سومین و پنجمین تصویر، به بیننده از طریق لنز عدسی شکل در هر زمان بسته به زاویه دید.) نمایشگرهای خودکار فیلیپس همچنین از فرمت تصویر منحصر به فرد Declipse پشتیبانی می کنند که جلوه واقعی “نگاه به اطراف” را امکان پذیر می کند و به بینندگان اجازه می دهد بخش های کمی متفاوت از پس زمینه را در پشت پیش زمینه درک کنند. وقتی دیدگاه خود را تغییر می دهند مخالفت می کنند. فناوری فیلیپس از برنامه های DirectX و OpenGL 3-D تحت ویندوز مایکروسافت پشتیبانی می کند [ به عنوان مثال، اولین و سومین یا سومین و پنجمین عکس، بسته به زاویه دید، در هر زمان از طریق لنز عدسی به بیننده می رسد. اثر، به بینندگان این امکان را می‌دهد که بخش‌های کمی متفاوت از پس‌زمینه را در پشت یک شی پیش‌زمینه وقتی که دیدگاه خود را تغییر می‌دهند، درک کنند. فناوری فیلیپس از برنامه های DirectX و OpenGL 3-D تحت ویندوز مایکروسافت پشتیبانی می کند [ به عنوان مثال، اولین و سومین یا سومین و پنجمین عکس، بسته به زاویه دید، در هر زمان از طریق لنز عدسی به بیننده می رسد. اثر، به بینندگان این امکان را می‌دهد که بخش‌های کمی متفاوت از پس‌زمینه را در پشت یک شی پیش‌زمینه وقتی که دیدگاه خود را تغییر می‌دهند، درک کنند. فناوری فیلیپس از برنامه های DirectX و OpenGL 3-D تحت ویندوز مایکروسافت پشتیبانی می کند [ به بینندگان این امکان را می دهد که هنگام تغییر دیدگاه خود، بخش های کمی متفاوت از پس زمینه را در پشت یک شی پیش زمینه درک کنند. فناوری فیلیپس از برنامه های DirectX و OpenGL 3-D تحت ویندوز مایکروسافت پشتیبانی می کند [ به بینندگان این امکان را می دهد که هنگام تغییر دیدگاه خود، بخش های کمی متفاوت از پس زمینه را در پشت یک شی پیش زمینه درک کنند. فناوری فیلیپس از برنامه های DirectX و OpenGL 3-D تحت ویندوز مایکروسافت پشتیبانی می کند [20-22 ] . _

نسخه 42 اینچی مانیتور LCD اتوسترئوسکوپی فیلیپس بسته به فروشنده حدود 6000 تا 9000 پوند قیمت دارد (قیمت مصرف کننده GBP تا اکتبر 2009). محدودیت های دیگر فناوری علاوه بر هزینه بالا این است که اثر سه بعدی به طور موثر فقط تا یک فاصله حدود 3.5 متری (با نمایشگر 42 اینچی) و تصاویر مخدوش ممکن است زمانی که صفحه از زوایای خاصی مشاهده می شود، تجربه شود [ 22 ]. متأسفانه، فیلیپس تصمیم گرفت در مارس 2009 کسب و کار خود را با نمایشگرهای سه بعدی اتوسترئوسکوپی متوقف کند و دلیل آن را رکود جهانی و پذیرش کندتر فناوری نسبت به آنچه شرکت قبلاً انتظارش را داشت عنوان کرد [23 ] .

مشاهده سه بعدی بدون عینک اکنون در دستگاه های تلفن همراه مانند Apple iPod Touch و iPhone با استفاده از نرم افزارهای درهم آمیخته و یک لنز عدسی متحرک که امکان استفاده کامل از صفحه لمسی اپل را فراهم می کند، امکان پذیر است [24 ] . دیگر نمونه‌های دستگاه تلفن همراه با صفحه‌نمایش سه‌بعدی اتواستریوسکوپی شامل دوربین Fujifilm FinePix REAL 3D W1 است که اخیراً راه‌اندازی شده است، که دارای یک نمایشگر LCD داخلی 2.8 اینچی و همچنین یک نمایشگر دیجیتال خودکار خارجی 8 اینچی، FinePix REAL 3D V1 است. (فناوری مانع اختلاف منظر) [ 25]. علاوه بر این، 3 M با استفاده از فناوری نور پس زمینه جهت دار در قالب یک فیلم نوری ویژه که در ماژول نور پس زمینه نمایشگر ادغام شده است، راه حل بدون عینک خود را برای نمایشگرهای LCD موبایل تا عرض 9 اینچ ارائه کرد تا تصاویر چپ و راست را به صورت متوالی در 120 نمایش دهد. نرخ نوسازی هرتز بدون به خطر انداختن روشنایی یا وضوح [ 26 ].

مقایسه فن‌آوری‌های سه بعدی استریوسکوپی، از جمله سایر فناوری‌هایی که در این مختصر توضیح داده نشده‌اند، مانند نمایشگرهای روی سر ( نگاه کنید به View-Master)، از Planar Systems, Inc. در [ 27 ] موجود است . اگرچه توسط یک ارائه‌دهنده تجاری مانیتورهای سه بعدی (Planar) نوشته شده است، اما این اطلاعات با وجود ناقص بودن در برخی زمینه‌ها و وجود برخی سوگیری‌های تجاری در آن، به طور کلی هنوز مفید هستند، به عنوان مثال، اشاره درستی به هزینه فناوری‌های مختلف نشده است.

مشترک همه روش‌های مشاهده، برخی از بیماری‌های چشمی است که می‌تواند مانع از دیدن درست محتوای سه بعدی استریوسکوپی شود، به عنوان مثال، افراد یک چشم، افراد مبتلا به آمبلیوپی و افراد مبتلا به استرابیسم. در واقع، NVIDIA 3D Vision Setup Wizard (شکل 2 ) شامل یک مرحله آزمایش پزشکی برای تأیید توانایی کاربر برای مشاهده محتوای سه بعدی استریوسکوپی است.

StereoPhoto Maker

نوشته شده توسط Masuji Suto و David Sykes، StereoPhoto Maker (SPM) یک برنامه نرم افزار رایگان برای مایکروسافت ویندوز است که هم به عنوان یک ویرایشگر تصویر استریو همه کاره و هم به عنوان نمایشگر تصویر استریو عمل می کند [28 ] . SPM می‌تواند جفت‌های تصویر استریو را با فرمت JPEG Stereo (.JPS) باز کرده و ذخیره کند، یک فرمت مبتنی بر JPEG (گروه مشترک متخصصان عکاسی) برای ذخیره دو تصویر استاتیک در کنار هم در یک فایل، معمولاً با دید چپ. در سمت راست و نمای چشم راست در سمت چپ. SPM همچنین می تواند تصاویر را با فرمت MPO (فرمت تصویری چندگانه) باز کرده و ذخیره کند، فرمتی که توسط دوربین Fujifilm FinePix REAL 3D W1 [ 25 ] استفاده می شود. این می تواند تصاویر .MPO را به JPS. تبدیل کند یا آنها را به عنوان فایل های تصویری مجزای چپ و راست در تعدادی فرمت مانند JPEG ذخیره کند.

SPM می تواند نماهای استریو را در طیف گسترده ای از فرمت های استریو مانند انواع مختلف آناگلیف های رنگی [ 7 ] (بدون نیاز به درایور سه بعدی اضافی) از هر جفت تصویر استریو مناسب (مثلاً از JPS. یا یک . فایل MPO یا فایل های JPEG چپ و راست جدا). نماهای استریوی تولید شده به نوبه خود می توانند در قالب های مختلفی از داخل SPM ذخیره شوند. هنگام ذخیره تصاویر JPEG آناگلیف برای حذف شبح‌سازی فشرده مرتبط با فشرده‌سازی استاندارد JPEG، می‌توان از «بدون شبح‌سازی فشرده» برای غیرفعال کردن نمونه‌برداری فرعی کروما استفاده کرد. SPM می‌تواند نمایش‌های اسلاید استریوی فلش ایجاد کند که به بینندگان فرمت‌های استریو متعددی را برای انتخاب ارائه می‌دهد. همچنین می‌تواند نمایش‌های اسلایدی ایجاد کند که با استفاده از یک اپلت جاوا StereoPhotoViewer رایگان تعبیه‌شده در یک صفحه وب اجرا می‌شوند و دوباره دارای طیف گسترده‌ای از قالب‌های استریو قابل انتخاب توسط بیننده هستند [29 ].

SPM دارای دو عملکرد جغرافیایی مورد علاقه است. «نمایش/ویرایش تگ‌های GEO» به کاربران اجازه می‌دهد یک برچسب اطلاعات جغرافیایی (فراداده) مرتبط با یک تصویر بنویسند، حذف یا تغییر دهند [ 30 ]. موقعیت جغرافیایی ذخیره شده را می توان در یک پنجره داخلی Google Maps/Google Earth نشان داد. تابع دوم، “Stereo Google Earth” (شکل 3 )، می تواند برای گرفتن یک جفت تصویر استریو از یک مکان جغرافیایی در Google Earth (با استفاده از یک پنجره داخلی Google Earth) استفاده شود [ 31]. کاربران می توانند پایه استریوی جفت گرفته شده را کنترل کنند (جداسازی «دوربین مجازی» از چپ به راست). اگر پایه استریو خیلی بزرگ باشد، اثر سه بعدی استریوسکوپی به دلیل تفاوت‌های زیاد بین تصاویر چپ و راست حاصل از بین می‌رود و باعث می‌شود مغز نتواند به درستی آنها را ثبت و ترکیب کند (این شبیه به شرایط چشم است که در آن هر دو چشم به درستی با هم کار نمی کنند).

اسکرین شات StereoPhoto Maker . اسکرین شات StereoPhoto Maker [ 28 ] که یک جفت تصویر استریو کنار هم از یک مکان Google Earth (توکیو، ژاپن) را نشان می دهد که با استفاده از عملکرد داخلی «Stereo Google Earth» StereoPhoto Maker گرفته شده است. درج (پایین سمت راست): تصویر استریو آناگلیف نیمه رنگ (قرمز/فیروزه ای) مربوطه را نشان می دهد که توسط StereoPhoto Maker تولید شده است.

تصویر در اندازه کامل

هاربر [ 32 ] روش ساده ای را توصیف می کند که به موجب آن تصاویر از ArcScene صادر می شوند و با استفاده از StereoPhoto Maker به آناگلیف های سه بعدی استریو تبدیل می شوند. (پسوند ESRI ArcGIS 3D Analyst ابزاری برای تجسم و تجزیه و تحلیل داده های سطحی است. در هسته آن ArcScene رابطی را برای مشاهده لایه های داده های سه بعدی و ایجاد و تجزیه و تحلیل سطوح فراهم می کند.)

ارائه آناگلیف در حین پرواز از کره های مجازی

Stereo GE Browser [ 33 ] که توسط همان سازندگان StereoPhoto Maker توسعه یافته است، یک مرورگر استریوسکوپی نرم افزار رایگان Google Earth است که از افزونه رایگان مرورگر Google Earth از Google استفاده می کند [ 34 ]. مرورگر Stereo GE دارای سه نمونه هماهنگ شده از Google Earth است (شکل 4) یک نمونه نمای استریو و دو نمونه دیگر در زیر آن نمای چپ و راست مربوطه را نشان می دهد. کاربران می توانند با دستکاری هر یک از دو نمونه پایین تر، طبق معمول Google Earth را پیمایش کنند (دو نمای دیگر به طور خودکار محتوای خود را بازخوانی می کنند). کاربران می توانند روش مشاهده استریو را انتخاب کنند، به عنوان مثال، آناگلیف نیمه رنگی، و پایه استریو را تنظیم کنند. گزینه های دیگر برای مشاهده استریوسکوپی در زمان واقعی در Google Earth عبارتند از TriDef’s Visualizer for Google Earth (بخشی از Dynamic Digital Depth–DDD’s TriDef 3D Experience)، که از آناگلیف و سایر گزینه های خروجی استریو پشتیبانی می کند، اما برخلاف Stereo GE Browser رایگان نیست ( یک مجوز بسته TriDef 3-D Experience 49.99 دلار آمریکا هزینه دارد – قیمت وب تا اکتبر 2009) [ 35 ].

تصویر از مرورگر Stereo GE [ 33 ].

تصویر در اندازه کامل

Google Earth تنها برنامه کره مجازی برای دریافت گزینه‌های مشاهده استریوسکوپی پویا نیست. NASA World Wind [ 36 ] یک برنامه جاوا «Anaglyph Stereo» رایگان دارد (شکل 5 ) [ 37 ]. همچنین یک نسخه استریوسکوپی جدید از NASA World Wind وجود دارد که از ناوبری چند لمسی پشتیبانی می کند (که توسط یوهانس شونینگ و فلوریان دایبر در موسسه ژئوانفورماتیک، دانشگاه مونستر، آلمان توسعه یافته است) [38 ] . Kamel Boulos توانست همین کار را در رایانه‌های نوت‌بوک Hewlett-Packard TouchSmart tx2 با سیستم‌عامل ویندوز 7 مایکروسافت با قابلیت چند لمسی به دست آورد. این در Microsoft Surface Globe، بخشی از Microsoft Touch Pack برای ویندوز 7 [ 39] انجام شد]. Microsoft Surface Globe یک کره مجازی با قابلیت چندلمسی است (بر اساس Microsoft Virtual Earth/Bing Maps 3D) که به عنوان یک برنامه DirectX تمام صفحه اجرا می شود و بنابراین می توان آن را به صورت سه بعدی استریوسکوپی با استفاده از حالت خروجی آناگلیف سه بعدی رایگان برای DirectX/ مشاهده کرد. Direct3D درایور iZ3D [ 5 ] (شکل 6 ) یا درایور رایگان NVIDIA 3D Vision Discover (آناگلیف) [ 4 ] برای رایانه‌هایی با پردازنده گرافیکی NVIDIA سازگار.

اسکرین شات از نرم افزار جاوا استریو آناگلیف جهانی باد ناسا [ 37 ].

تصویر در اندازه کامل

زمین مجازی سه بعدی استریوسکوپی با ناوبری چند لمسی . تصویر صفحه‌نمایش سرفیس گلوب مایکروسافت با قابلیت چندلمسی، بخشی از بسته لمسی مایکروسافت برای ویندوز 7 [ 39 ]، که بر روی یک رایانه نوت‌بوک Hewlett-Packard TouchSmart tx2 اجرا می‌شود. نوت بوک tx2 دارای یک صفحه نمایش چندلمسی 12.1 اینچی است که امکان استفاده از دو یا چند انگشت را برای پیمایش برنامه‌های دارای قابلیت چند لمسی فراهم می‌کند. Microsoft Surface Globe به صورت استریوی آناگلیف (قرمز/فیروزه‌ای) با جادوگر درایور iZ3D [ 5 ] که روی آن قرار گرفته است نشان داده می‌شود . جادوگر به کاربران کمک می کند تا جداسازی-همگرایی را کالیبره کنند تا یک تصویر استریو بهینه دریافت کنند.درج (بالا سمت راست): “مرکز کنترل iZ3D (DirectX)” را نشان می دهد که در آن کاربران می توانند از تعدادی گزینه خروجی آناگلیف پشتیبانی شده توسط درایور انتخاب کنند.

تصویر در اندازه کامل

سایر ابزارهای جغرافیایی/فتوگرامتری مورد علاقه

این شامل:

– StereoGIS [ 40 ] از SimWright, Inc.، برنامه‌ای که کاربر را قادر می‌سازد تا تصاویر یک منطقه معین را در قالب سه بعدی استریو تجزیه و تحلیل کند و به راحتی استخراج، ویرایش و/یا داده‌های برداری 2 بعدی یا 3 بعدی ایجاد کند. محصولات، و مدل های دیجیتال ارتفاع با کیفیت بالا از تصاویر.

– PurVIEW برای ArcGIS [ 41 ] از ISM International Systemap Corp.، افزونه‌ای که Arc-desktop را به پنجره‌های استریو دقیق برای تصاویر هوایی یا فضایی با مرجع جغرافیایی تبدیل می‌کند.

– ERDAS LPS، مجموعه ای یکپارچه از ابزارهای نرم افزاری برای تبدیل تصاویر خام به لایه های داده قابل اعتماد مورد نیاز برای تمام نقشه برداری دیجیتال، تجزیه و تحلیل GIS و تجسم سه بعدی. LPS از تعدادی ماژول الحاقی پشتیبانی می کند، از جمله LPS Stereo [ 42 ]، افزونه ای برای استخراج محتوای جغرافیایی با استفاده از مشاهده تصویر استریوسکوپی. سایر پیشنهادات مرتبط از ERDAS عبارتند از Stereo Analyst ERDAS IMAGINE و برای ArcGIS [ 43 , 44 ]، ابزاری برای جمع آوری ویژگی های سه بعدی با استفاده از تجسم استریو. و

– Summit Evolution [ 45 ] از DAT/EM Systems International، یک سیستم استریو فعال برای اجرای مجموعه ویژگی های سه بعدی مستقیماً در AutoCAD یا ArcGIS.

بخش بعدی یک گزارش عملی از تجربه USGS BRD UMESC (بخش منابع زیستی سازمان زمین شناسی ایالات متحده، مرکز علوم محیطی Upper Midwest [46] ) در راه اندازی یک سیستم سه بعدی استریوسکوپی تمام رنگی و کم هزینه ارائه می دهد.

USGS BRD UMESC [ 46 ] به مدت دو دهه نقشه کاربری زمین/پوشش زمین (LU/LC) را انجام داده است. اهداف این تلاش‌های نقشه‌برداری، ایجاد یک پایگاه داده پایه از شرایط زیستگاه در سیستم رودخانه می‌سی‌سی‌پی بالا (UMRS) و ادامه پایش زیستگاه بوده است تا امکان تحلیل و ارزیابی شرایط در حال تغییر با استفاده از این محصولات داده‌های مکانی و وضعیت و روندها فراهم شود. گزارش نویسی. UMESC موظف است بر اساس قانون توسعه منابع آب در سال 1986، UMRS را نظارت و موجودی کند [ 47 ]. این لایحه مجوز برنامه مدیریت زیست محیطی (EMP) را صادر کرد [ 48]، و توسط سپاه مهندسین ارتش ایالات متحده (USACOE) اداره می شود. UMRS نزدیک به 1.2 میلیون هکتار را پوشش می دهد و شامل بخش های قابل کشتیرانی رودخانه می سی سی پی از مینیاپولیس، مینه سوتا تا تلاقی رودخانه اوهایو، شاخه های اصلی آن و کل محدوده رودخانه ایلینویز است (شکل 7 ) .

سیستم رودخانه می سی سی پی بالا .

تصویر در اندازه کامل

در دو دهه گذشته، این ماموریت برای موجودی ماهی و زیستگاه حیات وحش، از عکس‌برداری هوایی آنالوگ 9 اینچ × 9 اینچ (23 سانتی‌متر در 23 سانتی‌متر) به عنوان منبع اصلی داده‌های LU/LC استفاده کرده است. فیلم اصلی به فریم‌های جداگانه جدا شد و روکش استات محافظ روی یک استریوسکوپ زوم با یک قلم فنی با نوک ریز تفسیر شد. این همپوشانی ها در یک کامپیوتر اسکن شدند، به زمین ارجاع داده شدند، به فرمت برداری تبدیل شدند (به هر واحد از پوشش گیاهی یک توصیفگر منحصر به فرد داده شد)، و در یک پایگاه داده واحد برای استفاده در GIS (سیستم اطلاعات جغرافیایی) موزاییک شدند. این می تواند یک فرآیند پرهزینه و پر زحمت باشد، اما همچنین ثابت و قابل تکرار است. USGS BRD UMESC اساساً از همان فرآیند برای نقشه برداری از دشت سیلابی در سال 2000 استفاده کرد، اما مقیاس عکس را از 1:15840 به 1:24 افزایش داد. 000 و سیستم طبقه بندی پوشش گیاهی را به طبقات تعمیم یافته ساده تر کرد. موجودی سیستمیک بعدی LU/LC برای سال 2010 برنامه ریزی شده است اما از فرآیند کاملا متفاوتی استفاده خواهد کرد.

USGS BRD UMESC همیشه به دنبال راه‌هایی برای کارآمدتر و کم‌هزینه‌تر کردن این فرآیند و در عین حال حفظ سطح بالایی از دقت کارتوگرافی است. با توجه به اینکه تهیه فیلم هوایی و مواد شیمیایی لازم برای پردازش آن فیلم سخت‌تر شده است، تیم USGS BRD UMESC تغییری را از یک جریان کاری عمدتا آنالوگ به چیزی که تقریباً کاملاً دیجیتالی است در نظر گرفته است. این امر مستلزم گرفتن عکس‌های هوایی آینده در قالب دیجیتال و اسکن تصاویر آنالوگ موجود در قالب دیجیتال است. از نرم افزار مثلث بندی هوایی برای ایجاد رابطه هر عکس با عکس های دیگر پروژه و سطح زمین استفاده می شود. از این اطلاعات برای توسعه مدل‌های استریو استفاده می‌شود، که سپس می‌توان از آن‌ها برای نمایش جفت‌های استریو عکس‌های هوایی به صورت سه بعدی در مانیتورهای رایانه‌ای سازگار استفاده کرد.

اولین خرید USGS BRD UMESC یک نمایشگر آینه استریو 20 اینچی (51 سانتی متری) بود که از دو صفحه نمایش LCD، یک آینه تقسیم کننده پرتو، سخت افزار چرخاننده تصویر و عینک های پلاریزه غیرفعال برای مشاهده تصاویر به صورت سه بعدی (مشابه [12]) استفاده می کرد . اگرچه یک صفحه نمایش 4:3 20 اینچی در حال حاضر کوچکتر از حد ایده آل در نظر گرفته می شود و در زمان خرید بسیار گران بود (بیش از 5000 دلار)، اما تصویری واضح، واضح و با کیفیت بالا ایجاد کرد. از آنجایی که به شش مانیتور استریو نیاز بود، هزینه فناوری نمایشگر آینه استریو تیم را از پیشبرد این انتقال منع کرد.

در اوایل سال 2009 اخباری در مورد مانیتور استریوی جدیدی منتشر شد که قادر به نرخ نوسازی 120 هرتز بود که از عینک های شاتر فعال برای ارسال تصاویر جداگانه به هر چشم 60 بار در ثانیه استفاده می کرد، سرعتی که برای جلوگیری از هرگونه درک سوسو ضروری است [13 ، 14 ] . این مانیتور برای بازی های سه بعدی طراحی شده بود، اما درایور پشتیبانی از استریو چهار بافری برای بهار 2009 وعده داده شد. از مانیتور سه بعدی مبتنی بر آینه استریو کوچکتر و حجیم تر. عینک شاتر فعال و فرستنده مادون قرمز 200 دلار آمریکا اضافی هزینه دارند، اما این ترکیب همچنان به اندازه کافی کم بود که با شش ایستگاه کاری مبتنی بر NVIDIA Quadro FX 3700 جفت شود [49 ] اگر فناوری همانطور که وعده داده بود عمل کرد.

در فوریه 2009، تیم USGS BRD UMESC یک مانیتور NVIDIA 3D Vision و کارت گرافیک GeForce GTX 260 [ 50 ] را برای آزمایش خرید و مجوز ویژه ای برای اجرای پیکربندی سیستم عامل بوت دوگانه (نسخه های 64 بیتی Microsoft Windows XP Professional و دریافت کرد. ویندوز ویستا) زیرا XP در آن زمان پشتیبانی نمی شد. دولت ایالات متحده الزامات سختگیرانه فناوری اطلاعات (IT) دارد، و به تیم اطلاع داده شد که اگر این مانیتور یک گزینه سازمانی قابل دوام باشد، یک درایور XP ضروری است، اما داشتن یک ایستگاه کاری با قابلیت ویستا می‌تواند یک «پیش‌نمایش مخفیانه» از مشاهده جفت استریو عکس های هوایی روی صفحه.

پس از دریافت مانیتور 3D Vision 120 هرتز (Samsung 2233RZ) [ 51 ]، تیم درایورهای نمایشگر و فرستنده مادون قرمز USB را بارگیری کردند و بلافاصله تحت تأثیر رزولوشن مانیتور (1680 × 1050 پیکسل) و اثر استریو قرار گرفتند. دموهای سه بعدی همراه با آن. سپس منتظر درایوری بودند که از بافر تمام رنگی (غیر آناگلیف) مورد نیاز برای نرم افزار GIS مشاهده استریو آنها پشتیبانی کند. سرانجام، و پس از درخواست‌های زیاد جامعه آنلاین، NVIDIA در 16 ژوئن 2009 درایوری را منتشر کرد که از استریو چهار بافری در XP و Vista (نسخه 186.18) پشتیبانی می‌کرد. با این حال، درایور استریوی 3D Vision که به طور همزمان منتشر شد، تنها نسخه ویستا بود. Quadro FX 3700 [ 49] جایگزین GeForce شد و درایورهای تازه منتشر شده نصب شدند. فرستنده ای که شیشه های شاتر را کنترل می کند بلافاصله شناسایی شد، اما مشاهده برنامه های استریو باعث قفل شدن کامپیوتر شد. خوشبختانه، این مشکل با انتقال Quadro به دومین پورت PCI-E (Peripheral Component Interconnect Express) حل شد که نشان می‌دهد خطا از رایانه است و نه کارت گرافیک. پس از تعویض، فیلم نمایشی بازی استریو، که در نصب درایور 3D Vision گنجانده شده بود، فوق العاده به نظر می رسید و کامپیوتر پایدار بود. یک نسخه نمایشی سازگار با ویندوز ویستا از Stereo Analyst برای ArcGIS (SAfA [ 44)]) نصب شد و داده های دمو استریو SAfA به همان اندازه خوب به نظر می رسید. جلوه استریو فوری و بدون سوسو بود. جابجایی تصاویر در ابتدا بسیار کند بود اما این مشکلات با تنظیم تنظیمات مختلف در کنترل پنل NVIDIA حل شد. نصب درایور صفحه نمایش XP امیتر را فعال نکرد، بنابراین سیستم به طور پیش فرض آناگلیف را تنظیم کرد. تیم دریافتند که فایل اجرایی نصب را می‌توان از حالت فشرده خارج کرد تا فایل‌های موجود در فایل اجرایی درایور استریو را آشکار کند. آنها توانستند با کلیک راست روی nvstereo.inf و nvstusb.inf و انتخاب “Install” از منوی کلیک راست، درایور استریو را به صورت دستی در ویندوز XP نصب کنند. علاوه بر این، آنها فایل های رجیستری OGLStReg.reg و NvStDef.reg را با کلیک راست روی هر کدام و انتخاب «Merge» ثبت کردند. پس از انجام این مراحل،8 ).

سیستم سه بعدی استریوسکوپی با استفاده از NVIDIA 3D Vision Bundle [ 14 ] و تحلیلگر استریو برای ArcGIS [ 44 ] در USGS BRD UMESC .

تصویر در اندازه کامل

از اواسط ژوئن 2009، چندین نسخه دیگر از نمایشگر و درایورهای استریو منتشر شده است و مستندات برای فعال کردن چهار بافر در حال بهبود است. در 24 سپتامبر 2009، اولین درایور 3D Vision به طور خاص برای کارت های ویدئویی Quadro منتشر شد. تیم USGS BRD UMESC تنظیمات بهینه برای 3D Vision را از طریق آزمون و خطا کشف کرده است و این تنظیمات اکثر مشکلات سخت افزاری و نرم افزاری را که قبلاً با آن مواجه شده بود حل کرده است. تعداد معدودی که باقی می مانند، در درجه اول کامپیوتری که گهگاه در هنگام خروج از OpenGL (زبانی که چهار بافر را فعال می کند) منجمد می شود، ممکن است منابعی جدا از 3D Vision داشته باشند. این تیم مطمئن است که این درایورها، و اسنادی که جزئیات نصب و پیکربندی آنها را نشان می‌دهند، به بهبود ادامه خواهند داد و آینده دیجیتالی کردن عکس‌های هوایی استریو روی صفحه روشن است.

شکی نیست که فناوری‌های استریوسکوپی (“3 بعدی واقعی”) کاربردهای جدی و مفید بسیاری در تعدادی از زمینه‌ها از جمله GIS داشته و خواهند داشت [ 52 ، 53 ]. در این مقاله، ما به طور مختصر تعدادی از راه‌حل‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری سه‌بعدی استریوسکوپی را برای ایجاد و نمایش نقشه‌های آنلاین و کره‌های مجازی به صورت «سه‌بعدی واقعی» با هزینه‌های تقریباً رایگان (آناگلیف) تا چند هزار پوند استرلینگ بررسی کرده‌ایم. وفاداری رنگ محدود تصاویر آناگلیف قرمز/فیروزه ای را می توان با استفاده از تکنیک رمزگذاری استریو سبز/ سرخابی TrioScopics که اخیراً معرفی شده است (چشم راست سرخابی است) بهبود بخشد [54 ]]. راه‌حل‌های بدون عینک، از جمله گزینه‌هایی برای نمایشگر دستگاه‌های تلفن همراه، و کره‌های مجازی سه‌بعدی استریوسکوپی با ناوبری چندلمسی طبیعی‌تر، امروزه در دسترس هستند، اما در آینده ممکن است بتوانیم آنچه را که می‌بینیم با استفاده از سه بعدی استریوسکوپی احساس کنیم. نمایشگرهایی با بازخورد لمسی [ 55-57 ]، و حتی ممکن است با استفاده از لنزهای تماس واقعیت افزوده ویژه، مقداری “بینایی بیونیک” به دست آوریم [ 58 ] !