Визуальные вычисления
Визуальные вычисления — это общий термин для всех дисциплин информатики, связанных с изображениями и 3D-моделями , таких как компьютерная графика, обработка изображений, визуализация, компьютерное зрение, виртуальная и дополненная реальность и обработка видео . Визуальные вычисления также включают аспекты распознавания образов , взаимодействия человека с компьютером, машинного обучения и цифровых библиотек. Основными задачами являются сбор, обработка, анализ и рендеринг визуальной информации (в основном изображений и видео). Области применения включают промышленный контроль качества, обработку и визуализацию медицинских изображений , геодезию, робототехнику, мультимедийные системы, виртуальное наследие, спецэффекты в кино и на телевидении, а также компьютерные игры.
История и обзор [ править ]
Визуальные вычисления [1] — это довольно новый термин, который получил свое нынешнее значение примерно в 2005 году, когда впервые был проведен Международный симпозиум по визуальным вычислениям. [2] Области компьютерных технологий, касающиеся изображений, такие как форматы изображений, методы фильтрации, цветовые модели и метрики изображений, имеют множество общих математических методов и алгоритмов. Когда учёные-компьютерщики, работающие в таких дисциплинах информатики, как компьютерная графика , обработка изображений и компьютерное зрение , заметили, что их методы и приложения всё больше пересекаются, они начали использовать термин «визуальные вычисления» для описания этих областей в совокупности. А еще методы программирования на графическом оборудовании, приемы манипуляции с огромными данными, учебники и конференции, научные сообщества этих дисциплин и рабочие группы в компаниях все больше перемешивались.
Более того, приложениям все чаще требовались методы из более чем одной из этих областей одновременно. Для создания очень подробных моделей сложных объектов вам необходимы распознавание изображений , 3D-датчики и алгоритмы реконструкции , а для правдоподобного отображения этих моделей вам нужны реалистичные методы рендеринга со сложной симуляцией освещения. Графика в реальном времени является основой для удобного программного обеспечения виртуальной и дополненной реальности. Хорошая сегментация органов является основой для интерактивного манипулирования 3D-визуализацией медицинских сканирований. Для управления роботом необходимо распознавание объектов просто как модели окружающей среды. А всем устройствам (компьютерам) нужны эргономичные графические интерфейсы пользователя.
Хотя многие проблемы считаются решенными в научных сообществах субдисциплин, составляющих визуальные вычисления (в основном на основе идеалистических предположений), одной из основных проблем визуальных вычислений в целом является интеграция этих частичных решений в применимые продукты. Это включает в себя решение многих практических проблем, таких как работа с множеством аппаратных средств, использование реальных данных (которые часто ошибочны и/или гигантских размеров) и работа неподготовленных пользователей. В этом отношении визуальные вычисления — это больше, чем просто сумма своих субдисциплин , это следующий шаг на пути к системам, пригодным для реального использования во всех областях с использованием изображений или трехмерных объектов на компьютере.
Дисциплины визуальных вычислений [ править ]
По крайней мере, следующие дисциплины являются подобластями визуальных вычислений. Более подробное описание каждого из этих полей можно найти на связанных специальных страницах.
- Компьютерная графика и компьютерная анимация
Компьютерная графика — это общий термин для всех методов, которые создают изображения в результате с помощью компьютера. Преобразование описания объектов в красивые изображения называется рендерингом , который всегда представляет собой компромисс между качеством изображения и временем выполнения.
- Анализ изображений и компьютерное зрение
Методы, позволяющие извлекать информацию о содержании из изображений, называются анализа изображений методами . Компьютерное зрение — это способность компьютеров (или роботов) распознавать окружающую среду и правильно ее интерпретировать.
- Визуализация и визуальная аналитика
Визуализация используется для создания изображений, которые должны передавать сообщения. Данные могут быть абстрактными или конкретными, часто без априорных геометрических компонентов. Визуальная аналитика описывает дисциплину интерактивного визуального анализа данных, которую также называют «наукой аналитических рассуждений, поддерживаемой интерактивным визуальным интерфейсом». [3]
- Геометрическое моделирование и 3D-печать
Для представления объектов для рендеринга необходимы специальные методы и структуры данных, которые называются термином геометрическое моделирование . Помимо описания и интерактивных геометрических методов, данные датчиков все чаще используются для реконструкции геометрических моделей. Алгоритмы эффективного управления 3D-принтерами также относятся к области визуальных вычислений.
- Обработка изображений и редактирование изображений
В отличие от анализа изображений, обработка изображений манипулирует изображениями для получения более качественных изображений. «Лучше» может иметь самые разные значения в зависимости от соответствующего применения. Кроме того, его следует отличать от редактирования изображений , которое описывает интерактивное манипулирование (или автоматизированное с помощью компьютерных алгоритмов) изображениями на основе проверки человеком.
- Виртуальная и дополненная реальность
Техники, создающие ощущение погружения в вымышленный мир, называются виртуальной реальностью (VR). Требования к виртуальной реальности включают в себя головные дисплеи в реальном времени , отслеживание и высококачественный рендеринг в реальном времени. Дополненная реальность позволяет пользователю видеть реальную среду помимо виртуальных объектов, дополняющих эту реальность. Требования к точности скорости рендеринга и точности отслеживания здесь существенно выше.
- Взаимодействие человека с компьютером
Планирование, проектирование и использование интерфейсов между людьми и компьютерами — это не только часть каждой системы, включающей изображения. Из-за высокой пропускной способности зрительного канала человека (глаза) изображения также являются предпочтительной частью эргономичных пользовательских интерфейсов в любой системе, поэтому взаимодействие человека с компьютером также является неотъемлемой частью визуальных вычислений.
Сноски [ править ]
- ^ Фрэнк Нильсен (2005). Визуальные вычисления: геометрия, графика и зрение . Чарльз Ривер Медиа. ISBN 978-1584504276 .
- ^ «Международный симпозиум по визуальным вычислениям» . ИСВК . 10 марта 2018 г. Проверено 7 января 2023 г.
- ^ [Томас, Джей-Джей, и Кук, К.А. (редакторы) (2005). Освещенный путь: программа исследований и разработок в области визуальной аналитики, IEEE Computer Society Press, ISBN 0-7695-2323-4 ]
Внешние ссылки [ править ]
- Исследовательская группа Microsoft по визуальным вычислениям
- Визуальные вычисления в NVidia
- Группа визуальных вычислений Гарвардского университета
- Группа визуальных вычислений в Университете Брауна
- Группа визуальных вычислений Рочестерского университета
- Визуальный вычислительный центр КАУСТ
- Прикладные исследования в области визуальных вычислений (Fraunhofer IGD)
- Институт визуальных вычислений (Университет Бонн-Рейн-Зиг, Санкт-Августин)
- Исследовательский центр виртуальной реальности и визуализации VRVis (Вена, Австрия)
- Группа визуальных вычислений @ HTW Berlin (Германия)
- Визуальные вычисления @ Кобургский университет (Германия)
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
