Range imaging
રેન્જ ઇમેજિંગ એ તકનીકોના સંગ્રહ માટેનું નામ છે જેનો ઉપયોગ ચોક્કસ બિંદુથી દ્રશ્યમાં બિંદુઓ વચ્ચેનું અંતર દર્શાવતી 2D છબી બનાવવા માટે થાય છે, જે સામાન્ય રીતે અમુક પ્રકારના સેન્સર ઉપકરણ સાથે સંકળાયેલ હોય છે. પરિણામી શ્રેણીની છબીમાં પિક્સેલ મૂલ્યો છે જે અંતરને અનુરૂપ છે. જો રેન્જ ઈમેજ બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સેન્સરને યોગ્ય રીતે માપાંકિત કરવામાં આવે તો પિક્સેલ મૂલ્યો સીધા ભૌતિક એકમોમાં આપી શકાય છે, જેમ કે મીટર. રેન્જ કેમેરાના પ્રકાર રેન્જ ઈમેજ બનાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સેન્સર ઉપકરણને કેટલીકવાર રેન્જ કેમેરા અથવા ડેપ્થ કેમેરા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. રેન્જ કેમેરા સંખ્યાબંધ વિવિધ તકનીકો અનુસાર કામ કરી શકે છે, જેમાંથી કેટલીક અહીં રજૂ કરવામાં આવી છે. સ્ટીરિયો ત્રિકોણ એ સ્ટીરિયોફોટોગ્રામેટ્રીની એક એપ્લિકેશન છે જ્યાં પિક્સેલ્સની ઊંડાઈ ડેટા સ્ટીરિયો અથવા બહુવિધ-કેમેરા સેટઅપ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને મેળવેલા ડેટામાંથી નક્કી કરવામાં આવે છે. આ રીતે દ્રશ્યમાં બિંદુઓની ઊંડાઈ નક્કી કરવી શક્ય છે, ઉદાહરણ તરીકે, તેમના કેન્દ્ર બિંદુઓ વચ્ચેના રેખાના કેન્દ્ર બિંદુથી. સ્ટીરિયો કેમેરા સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરીને ઊંડાઈ માપનની સમસ્યાને ઉકેલવા માટે પહેલા વિવિધ છબીઓમાં અનુરૂપ બિંદુઓ શોધવા જરૂરી છે. આ પ્રકારની તકનીકનો ઉપયોગ કરતી વખતે પત્રવ્યવહારની સમસ્યાનું નિરાકરણ એ મુખ્ય સમસ્યાઓમાંની એક છે. દાખલા તરીકે, એકસમાન તીવ્રતા અથવા રંગના પ્રદેશોની અંદર આવેલા છબી બિંદુઓ માટે પત્રવ્યવહાર સમસ્યાનું સમાધાન કરવું મુશ્કેલ છે. પરિણામે, સ્ટીરિયો ત્રિકોણ પર આધારિત રેન્જ ઇમેજિંગ સામાન્ય રીતે બહુવિધ કેમેરામાં દેખાતા તમામ બિંદુઓના સબસેટ માટે જ વિશ્વસનીય ઊંડાઈ અંદાજો ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આ તકનીકનો ફાયદો એ છે કે માપન વધુ કે ઓછું નિષ્ક્રિય છે; તેને દ્રશ્ય પ્રકાશની દ્રષ્ટિએ વિશેષ શરતોની જરૂર નથી. અહીં ઉલ્લેખિત અન્ય તકનીકોએ પત્રવ્યવહારની સમસ્યાનું સમાધાન કરવાની જરૂર નથી પરંતુ તેના બદલે તે ચોક્કસ દ્રશ્ય પ્રકાશની સ્થિતિ પર આધારિત છે. પ્રકાશ ત્રિકોણની શીટ જો દ્રશ્યને પ્રકાશની શીટથી પ્રકાશિત કરવામાં આવે તો તે પ્રકાશ સ્રોતમાંથી દેખાતી પ્રતિબિંબિત રેખા બનાવે છે. શીટના સમતલની બહારના કોઈપણ બિંદુથી રેખા સામાન્ય રીતે વળાંક તરીકે દેખાશે, જેનો ચોક્કસ આકાર નિરીક્ષક અને પ્રકાશ સ્રોત વચ્ચેના અંતર અને પ્રકાશ સ્રોત અને પ્રતિબિંબિત બિંદુઓ વચ્ચેના અંતર બંને પર આધાર રાખે છે. કેમેરા (ઘણીવાર ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન કેમેરા) નો ઉપયોગ કરીને પ્રકાશની પ્રતિબિંબિત શીટનું નિરીક્ષણ કરીને અને કેમેરા અને પ્રકાશ સ્રોત બંનેની સ્થિતિ અને દિશાઓને જાણીને, પ્રતિબિંબિત બિંદુઓ અને પ્રકાશ સ્રોત અથવા કેમેરા વચ્ચેનું અંતર નક્કી કરવું શક્ય છે. પ્રકાશ સ્રોત (અને સામાન્ય રીતે કેમેરા પણ) અથવા કેમેરાની સામેના દ્રશ્યને ખસેડીને, દ્રશ્યની ઊંડાઈ રૂપરેખાઓનો ક્રમ પેદા કરી શકાય છે. આને 2D શ્રેણીની છબી તરીકે રજૂ કરી શકાય છે. સંરચિત પ્રકાશ ખાસ રચાયેલ પ્રકાશ પેટર્ન, સંરચિત પ્રકાશ, ઊંડાઈ સાથે દ્રશ્યને પ્રકાશિત કરીને પ્રતિબિંબિત પ્રકાશની માત્ર એક જ છબીનો ઉપયોગ કરીને નક્કી કરી શકાય છે. સંરચિત પ્રકાશ આડી અને ઊભી રેખાઓ, બિંદુઓ અથવા ચેકર બોર્ડ પેટર્નના સ્વરૂપમાં હોઈ શકે છે. લાઇટ સ્ટેજ મૂળભૂત રીતે એક સામાન્ય સંરચિત લાઇટ રેન્જ ઇમેજિંગ ઉપકરણ છે જે મૂળરૂપે પરાવર્તન કેપ્ચરની નોકરી માટે બનાવવામાં આવ્યું છે. ફ્લાઇટનો સમય ઊંડાઈને રડારની જેમ પ્રમાણભૂત ટાઇમ-ઓફ-ફ્લાઇટ (ટીઓએફ) તકનીકનો ઉપયોગ કરીને પણ માપી શકાય છે, જેમાં રડારની છબી જેવી શ્રેણીની છબી ઉત્પન્ન થાય છે, સિવાય કે આરએફ પલ્સને બદલે હળવા પલ્સનો ઉપયોગ થાય છે. તે એલ. આઈ. ડી. એ. આર. થી પણ વિપરીત નથી, સિવાય કે ટી. ઓ. એફ. સ્કેનરલેસ છે, એટલે કે, સમગ્ર દ્રશ્ય એક જ પ્રકાશ પલ્સ સાથે કેપ્ચર કરવામાં આવે છે, જે ફરતી લેસર બીમ સાથે પોઇન્ટ-બાય-પોઇન્ટથી વિપરીત છે. ટાઈમ-ઓફ-ફ્લાઇટ કેમેરા પ્રમાણમાં નવા ઉપકરણો છે જે સમર્પિત ઇમેજ સેન્સર સાથે ત્રણ પરિમાણોમાં આખા દ્રશ્યને કેપ્ચર કરે છે, અને તેથી તેને ભાગો ખસેડવાની જરૂર નથી. ઝડપી ગેટિંગ સઘન સીસીડી કેમેરા સાથે ટાઇમ-ઓફ-ફ્લાઇટ લેસર રડાર સબ-મિલીમીટર ઊંડાઈ રીઝોલ્યુશન પ્રાપ્ત કરે છે. આ તકનીક સાથે ટૂંકી લેસર પલ્સ એક દ્રશ્યને પ્રકાશિત કરે છે, અને તીવ્ર સીસીડી કેમેરા તેના હાઇ સ્પીડ શટરને માત્ર થોડાક સો પિકોસેકન્ડ્સ માટે ખોલે છે. 3D માહિતીની ગણતરી 2D છબી શ્રેણીમાંથી કરવામાં આવે છે જે લેસર પલ્સ અને શટર ઓપનિંગ વચ્ચે વધતા વિલંબ સાથે એકત્રિત કરવામાં આવી હતી. ઇન્ટરફેરોમેટ્રી સુસંગત પ્રકાશ સાથે બિંદુઓને પ્રકાશિત કરીને અને પ્રકાશ સ્રોતની સાપેક્ષમાં પ્રતિબિંબિત પ્રકાશના તબક્કાના પરિવર્તનને માપવાથી ઊંડાઈ નક્કી કરવી શક્ય છે. સાચી શ્રેણીની છબી એ છબી કોઓર્ડિનેટ્સનું વધુ કે ઓછું સતત કાર્ય છે એવી ધારણા હેઠળ, ફેઝ-અનવ્રેપિંગ નામની તકનીકનો ઉપયોગ કરીને સાચી ઊંડાઈ મેળવી શકાય છે. પાર્થિવ એસએઆર ઇન્ટરફેરોમેટ્રી જુઓ. કોડેડ છિદ્ર ઊંડાઈની માહિતીને આંશિક અથવા સંપૂર્ણ રીતે તીવ્રતાની સાથે છિદ્રોની ચોક્કસ જટિલ વ્યવસ્થા સાથે ખાસ રચાયેલ કોડેડ છિદ્ર પેટર્ન સાથે કેપ્ચર કરેલી છબીના રિવર્સ કન્વોલ્યુશન દ્વારા અનુમાનિત કરી શકાય છે, જેના દ્વારા આવતા પ્રકાશને કાં તો મંજૂરી આપવામાં આવે છે અથવા અવરોધિત કરવામાં આવે છે. છિદ્રનો જટિલ આકાર દ્રશ્યના તે ભાગો માટે છબીની બિન-સમાન ઝાંખી બનાવે છે જે લેન્સના કેન્દ્રીય સ્તર પર નથી. સમગ્ર દ્રશ્યમાં ઝાંખી પડવાની હદ, જે ફોકલ પ્લેનમાંથી વિસ્થાપન સાથે સંબંધિત છે, તેનો ઉપયોગ ઊંડાઈનું અનુમાન કરવા માટે થઈ શકે છે. કેપ્ચર કરેલી છબીમાં અસ્પષ્ટતાના કદને ઓળખવા માટે (ઊંડાઈની માહિતીને ડીકોડ કરવા માટે જરૂરી), બે અભિગમોનો ઉપયોગ કરી શકાય છેઃ 1) કબજે કરેલી છબીને વિવિધ અસ્પષ્ટતા સાથે ડીબ્લર કરવી, અથવા 2) અસ્પષ્ટતાના પ્રકારને ઓળખતા કેટલાક રેખીય ફિલ્ટર્સ શીખવા. પ્રથમ અભિગમ સાચા ગાણિતિક વિકલનનો ઉપયોગ કરે છે જે જાણીતા છિદ્ર ડિઝાઇન પેટર્નને ધ્યાનમાં લે છે; આ વિકલન એ ઓળખી શકે છે કે કેપ્ચર સપાટી પર પસંદગીયુક્ત રીતે પડતા ફોકસની બહારના પ્રકાશ દ્વારા દ્રશ્ય ક્યાં અને કયા ડિગ્રીથી ગૂંચવણભર્યું બન્યું છે, અને પ્રક્રિયાને ઉલટાવી શકે છે. આમ અસ્પષ્ટતા-મુક્ત દ્રશ્યને અસ્પષ્ટતાના કદ સાથે પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. બીજો અભિગમ, તેના બદલે, અસ્પષ્ટતા મુક્ત છબીની પુનઃપ્રાપ્તિને બાયપાસ કરીને અસ્પષ્ટતાની હદને બહાર કાઢે છે, અને તેથી રિવર્સ કોન્વોલ્યુશન કર્યા વિના. મુખ્ય ઘટક વિશ્લેષણ (પી. સી. એ.) આધારિત તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, પદ્ધતિ ઓફ-લાઇન ફિલ્ટર્સની બેંક શીખે છે જે વિશિષ્ટ રીતે અસ્પષ્ટતાના દરેક કદને ઓળખે છે; આ ફિલ્ટર્સ પછી સામાન્ય કન્વોલ્યુશન તરીકે કેપ્ચર કરેલી છબી પર સીધા જ લાગુ કરવામાં આવે છે. આ અભિગમનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ ફાયદો એ છે કે કોડેડ ઍપર્ચર પેટર્ન વિશે કોઈ માહિતીની જરૂર નથી. તેની કાર્યક્ષમતાને કારણે, આ અલ્ગોરિધમને ગતિશીલ અને વિકૃત પદાર્થો સાથેના વિડિયો સિક્વન્સમાં પણ વિસ્તૃત કરવામાં આવ્યું છે. બિંદુની ઊંડાઈનું અનુમાન છિદ્રની સમગ્ર સપાટી પર પહોંચતા દ્રશ્યમાં અનુરૂપ બિંદુથી ફેલાતા પ્રકાશને કારણે થતી ઝાંખીની હદ પરથી કરવામાં આવે છે અને આ ફેલાવા અનુસાર વિકૃત થાય છે, આ સ્ટીરિયો ત્રિકોણનું એક જટિલ સ્વરૂપ છે. છબીના દરેક બિંદુને છિદ્રની પહોળાઈમાં અસરકારક રીતે અવકાશી રીતે નમૂના લેવામાં આવે છે. આ તકનીકનો ઉપયોગ તાજેતરમાં આઇફોન એક્સમાં કરવામાં આવ્યો છે. સેમસંગના અન્ય ઘણા ફોન અને માઇક્રોસોફ્ટના કોમ્પ્યુટરોએ આ તકનીકનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો છે પરંતુ તેઓ 3D મેપિંગનો ઉપયોગ કરતા નથી. 3D સ્કેનર ડેપ્થ મેપ પણ જુઓ Kinect લેસર રેન્જફાઇન્ડર લિડર લાઇટ-ફિલ્ડ કેમેરા (પ્લેનોપ્ટિક કેમેરા) ફોટોગ્રામેટ્રી ટાઈમ-ઓફ-ફ્લાઇટ કેમેરા લેસર ડાયનેમિક રેન્જ ઇમેજર સ્ટ્રક્ચર ફ્રોમ મોશન ઇન્ટેન્સિફાઇડ CCD કેમેરા ઓપ્ટિકલ ફ્લો ટેકનીક મેટ્રિક્સ ફ્રેન્ચાઇઝી માટે વિકસાવવામાં આવી છે જે વર્ચ્યુઅલ સિનેમેટોગ્રાફીને સક્ષમ કરવા માટે પત્રવ્યવહાર સમસ્યાનું અસરકારક સમાધાન પ્રદાન કરે છે. સંદર્ભો કમ્પ્યુટર દ્રષ્ટિમાં છબી સંવેદક ટેકનોલોજી કેમેરા 3D ઇમેજિંગ