cs@cs.ucy.ac.cy | +357-22-892700

| | | | MyCS Portal |

TONEMAP

Duration: 12 months

TONEMAP

Υψηλής Ποιότητας Απόδοση Εικόνων για Σύστημα Εικονικής Πραγματικότητας με Εφαρμογή στην Στρατιωτική Εκπαίδευση (Γ. Χρυσάνθου)

Duration: 24 months (2005-2007)

Start: 1/9/2005

Project Website: http://www2.cs.ucy.ac.cy/tonemap/

Principal Investigator: Γ. Χρυσάνθου

Main Funding Source: Cyprus Research Promotion Foundation

Total Cost: 60,284.58

Η ακριβής προσομοίωση της κατανομής της ενέργειας του φωτός στις σκηνές δεν εγγυάται ότι οι παραγόμενες εικόνες θα έχουν ρεαλιστική οπτική εμφάνιση. Οι κυριότεροι λόγοι για αυτό είναι: Πρώτο, το δυναμικό εύρος της ενέργειας φωτός μέσα στη σκηνή μπορεί να έχει τεράστια διαφορά από την δυναμική διαφορά που μπορεί να παραχθεί από την συσκευή έκθεσης. Δεύτερο, είναι απαραίτητο να προσομοιώσουμε τη συμπεριφορά του Ανθρώπινου Οπτικού Συστήματος (HVS) για να συλλάβουμε τη σωστή εμφάνιση της αρχικής σκηνής. Για παράδειγμα, οι οπτικές συνθήκες των δυο παρατηρητών (σκηνή και έκθεση (display)) μπορεί να είναι τελείως διαφορετικές.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος χρησιμοποιείται μια ομάδα αλγορίθμων που ονομάζονται Χαρτογράφηση Τόνου (TM) και χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: καθολικοί και τοπικοί. Οι πρώτοι ονομάζονται και καμπύλες αναπαραγωγής τόνου (TRCs), και οι τελευταίοι τελεστές αναπαραγωγής τόνου (TROs). Οι TRCs, λειτουργούν σε επίπεδο εικονοστοιχείου στην εισαγόμενη εικόνα, κάνοντας τους αλγορίθμους απλούς και αποδοτικούς. Αντίθετα, οι TROs χρησιμοποιούν χωρικές δομές των δεδομένων της εικόνας προσπαθώντας να διατηρήσουν τον τοπικό βαθμό διαφοράς φωτεινού-σκούρου της εικόνας. Αυτοί οι αλγόριθμοι επιτρέπουν το μετασχηματισμό της έντασης του ίδιου εικονοστοιχείου της εισαγόμενης εικόνας σε διαφορετικές τιμές έκθεσης, ή διαφορετικές εντάσεις εικονοστοιχείου στην ίδια τιμή έκθεσης με βάση στο τοπικό τους περιβάλλον.
Η αναπαραγωγή της συμπεριφοράς του HVS είναι σημαντική για τις εφαρμογές όπου χρειάζεται η ρεαλιστική αναπαραγωγή του πραγματικού κόσμου, όπως εκπαίδευση με τη βοήθεια VR συστήματος.
Σε αυτό το έργο προτείνουμε την ανάπτυξη ενός συστήματος Ιδεατής Πραγματικότητας (VR system) για την προσομοίωση πεδίου μάχης για την εκπαίδευση στρατιωτών είτε σε εχθρικές συνθήκες με ελάχιστο φωτισμό ή σε συνθήκες μάχης με στιγμιαίες εκρήξεις, φωτιά, κτλ. Για να έχουμε όσο το δυνατόν περισσότερο ρεαλισμό στο πεδίο μάχης είναι αναγκαίο να χρησιμοποιήσουμε Υψηλού Δυναμικού Εύρους (HDR) εικόνες. Οι εικόνες αυτές, περιέχουν πραγματικό και τεράστιο εύρος φωτεινότητας και πληροφορίας χρώματος, αλλά οι οθόνες και οι προβολείς που κυκλοφορούν, δεν είναι ικανά να εκθέσουν το τεράστιο εύρος φωτεινότητας που υπάρχει στον πραγματικό κόσμο. Για να μπορέσουμε να δούμε τις εικόνες αυτές σε κανονικές οθόνες χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί ένας ΤΜ τελεστής. Μιας και τα υπάρχων TROs δεν είναι ικανά να τρέχουν σε πραγματικό χρόνο, προτείνουμε σε αυτό το έργο την ανάπτυξη μιας γενικής TM πλατφόρμας που επιτρέπει την ενσωμάτωση οποιουδήποτε τοπικού αλγορίθμου για την πολύ γρήγορη, δηλ. διαδραστική εκτέλεση.
Η βασική ιδέα είναι η μείωση του αριθμού των λειτουργιών που ένας ΤΜ τελεστής χρειάζεται για να φτάσει στο τελικό αποτέλεσμα. Αυτή η ιδέα μπορεί να εξαχθεί, με το σκεπτικό της εκτέλεση απλών επαναληπτικών κομματιών σε ένα μεγάλο ποσό δεδομένων (εικόνες) από τα GPU (κάρτες γραφικών). Για αυτό το σκοπό τα χαρακτηριστικά των τελευταίων καρτών γραφικών θα αξιοποιηθούν, αλλά δυστυχώς η επέκταση μιας υπάρχουσας λύσης για καθολικούς τελεστές δεν είναι καθόλου τετριμμένη.