Range imaging
رینج امیجنگ تکنیکوں کے مجموعے کا نام ہے جو 2 ڈی امیج تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے جو کسی مخصوص نقطہ سے کسی منظر میں پوائنٹس کا فاصلہ دکھاتی ہے، جو عام طور پر کسی قسم کے سینسر ڈیوائس سے وابستہ ہوتی ہے۔ نتیجے میں آنے والی رینج امیج میں پکسل ویلیوز ہوتی ہیں جو فاصلے سے مطابقت رکھتی ہیں۔ اگر رینج امیج تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والا سینسر مناسب طریقے سے کیلیبریٹ کیا جاتا ہے تو پکسل ویلیوز کو براہ راست فزیکل یونٹس میں دیا جا سکتا ہے، جیسے میٹر۔ رینج کیمروں کی اقسام رینج امیج تیار کرنے کے لیے استعمال ہونے والے سینسر ڈیوائس کو بعض اوقات رینج کیمرا یا ڈیپتھ کیمرا کہا جاتا ہے۔ رینج کیمرے متعدد مختلف تکنیکوں کے مطابق کام کر سکتے ہیں، جن میں سے کچھ یہاں پیش کی گئی ہیں۔ سٹیریو مثلث سٹیریو مثلث سٹیریو فوٹوگرامٹری کا ایک اطلاق ہے جہاں پکسلز کی گہرائی کے اعداد و شمار کا تعین سٹیریو یا ایک سے زیادہ کیمرہ سیٹ اپ سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے حاصل کردہ ڈیٹا سے کیا جاتا ہے۔ اس طرح منظر میں پوائنٹس کی گہرائی کا تعین کرنا ممکن ہے، مثال کے طور پر، ان کے فوکل پوائنٹس کے درمیان لائن کے مرکز نقطہ سے۔ سٹیریو کیمرہ سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے گہرائی کی پیمائش کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے ضروری ہے کہ پہلے مختلف تصاویر میں متعلقہ نکات تلاش کیے جائیں۔ اس قسم کی تکنیک کا استعمال کرتے وقت خط و کتابت کے مسئلے کو حل کرنا ایک اہم مسئلہ ہے۔ مثال کے طور پر، امیج پوائنٹس کے لیے خط و کتابت کے مسئلے کو حل کرنا مشکل ہے جو یکساں شدت یا رنگ کے علاقوں کے اندر واقع ہیں۔ نتیجے کے طور پر، سٹیریو مثلث پر مبنی رینج امیجنگ عام طور پر صرف متعدد کیمروں میں نظر آنے والے تمام نکات کے ذیلی سیٹ کے لیے قابل اعتماد گہرائی کے تخمینے تیار کر سکتی ہے۔ اس تکنیک کا فائدہ یہ ہے کہ پیمائش کم و بیش غیر فعال ہے ؛ اسے منظر کی روشنی کے لحاظ سے خصوصی حالات کی ضرورت نہیں ہے۔ یہاں مذکور دیگر تکنیکوں کو خط و کتابت کے مسئلے کو حل کرنے کی ضرورت نہیں ہے بلکہ اس کے بجائے مخصوص منظر کی روشنی کے حالات پر منحصر ہیں۔ ہلکے مثلث کی شیٹ اگر منظر کو روشنی کی شیٹ سے روشن کیا جائے تو اس سے ایک عکاسی شدہ لکیر پیدا ہوتی ہے جیسا کہ روشنی کے منبع سے دیکھا جاتا ہے۔ شیٹ کے سطح سے باہر کسی بھی مقام سے لکیر عام طور پر ایک منحنی خطوط کے طور پر ظاہر ہوگی، جس کی صحیح شکل مبصر اور روشنی کے منبع کے درمیان فاصلے، اور روشنی کے منبع اور عکاسی شدہ نکات کے درمیان فاصلے دونوں پر منحصر ہے۔ کیمرے (اکثر ہائی ریزولوشن والا کیمرہ) کا استعمال کرتے ہوئے روشنی کی عکاسی شدہ شیٹ کا مشاہدہ کرنے اور کیمرے اور روشنی کے ماخذ دونوں کی پوزیشن اور سمتوں کو جاننے سے عکاسی شدہ مقامات اور روشنی کے ماخذ یا کیمرے کے درمیان فاصلے کا تعین کرنا ممکن ہے۔ روشنی کے منبع (اور عام طور پر کیمرہ بھی) یا کیمرے کے سامنے کے منظر کو منتقل کرکے، منظر کی گہرائی کے پروفائلز کا ایک سلسلہ تیار کیا جا سکتا ہے۔ ان کو 2 ڈی رینج امیج کے طور پر پیش کیا جا سکتا ہے۔ ساختی روشنی ایک خاص طور پر ڈیزائن کردہ روشنی کے نمونے، ساختی روشنی، گہرائی کے ساتھ منظر کو روشن کرنے سے عکاسی شدہ روشنی کی صرف ایک تصویر کا استعمال کرتے ہوئے اس کا تعین کیا جا سکتا ہے۔ ساختہ روشنی افقی اور عمودی لکیروں، پوائنٹس یا چیکر بورڈ پیٹرن کی شکل میں ہو سکتی ہے۔ لائٹ اسٹیج بنیادی طور پر ایک عام اسٹرکچرڈ لائٹ رینج امیجنگ ڈیوائس ہے جو اصل میں ریفلیکٹنس کیپچر کے کام کے لیے بنایا گیا ہے۔ ٹائم آف فلائٹ گہرائی کو معیاری ٹائم آف فلائٹ (ٹی او ایف) تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے بھی ماپا جا سکتا ہے، کم و بیش ریڈار کی طرح، اس میں ریڈار امیج سے ملتی جلتی رینج امیج تیار کی جاتی ہے، سوائے اس کے کہ آر ایف پلس کے بجائے ہلکی پلس استعمال کی جاتی ہے۔ یہ ایل آئی ڈی اے آر کے برعکس بھی نہیں ہے، سوائے اس کے کہ ٹی او ایف اسکینر لیس ہے، یعنی پورے منظر کو ایک ہلکی نبض کے ساتھ پکڑا جاتا ہے، اس کے برعکس گھومنے والے لیزر بیم کے ساتھ پوائنٹ بہ پوائنٹ۔ ٹائم آف فلائٹ کیمرے نسبتا نئے آلات ہیں جو ایک وقف شدہ تصویری سینسر کے ساتھ تین جہتوں میں پورے منظر کو قید کرتے ہیں، اور اس وجہ سے حصوں کو منتقل کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔ تیز گیٹنگ والے تیز سی سی ڈی کیمرے کے ساتھ ٹائم آف فلائٹ لیزر ریڈار ذیلی ملی میٹر گہرائی کے حل کو حاصل کرتا ہے۔ اس تکنیک سے ایک مختصر لیزر پلس ایک منظر کو روشن کرتا ہے، اور تیز سی سی ڈی کیمرا اپنے تیز رفتار شٹر کو صرف چند سو پکسیکنڈز کے لیے کھولتا ہے۔ تھری ڈی معلومات کا حساب 2 ڈی امیج سیریز سے لگایا جاتا ہے جو لیزر پلس اور شٹر اوپننگ کے درمیان بڑھتی ہوئی تاخیر کے ساتھ جمع کیا گیا تھا۔ انٹرفیرومیٹری مربوط روشنی کے ساتھ پوائنٹس کو روشن کرنے اور روشنی کے منبع سے متعلق عکاسی شدہ روشنی کی فیز شفٹ کی پیمائش کرنے سے گہرائی کا تعین کرنا ممکن ہے۔ اس مفروضے کے تحت کہ حقیقی رینج امیج امیج کوآرڈینیٹس کا کم و بیش مسلسل فنکشن ہے، فیز ان ریپنگ نامی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے درست گہرائی حاصل کی جا سکتی ہے۔ زمینی ایس اے آر انٹرفیرومیٹری دیکھیں۔ کوڈڈ یپرچر گہرائی کی معلومات کا جزوی یا مکمل طور پر شدت کے ساتھ ساتھ ایک خاص طور پر ڈیزائن کردہ کوڈڈ یپرچر پیٹرن کے ساتھ پکڑی گئی تصویر کے ریورس کنولیوشن کے ذریعے اندازہ لگایا جا سکتا ہے جس میں سوراخوں کی ایک مخصوص پیچیدہ ترتیب ہوتی ہے جس کے ذریعے آنے والی روشنی کو یا تو جانے دیا جاتا ہے یا بلاک کیا جاتا ہے۔ یپرچر کی پیچیدہ شکل منظر کے ان حصوں کے لیے تصویر کی غیر یکساں دھندلاپن پیدا کرتی ہے نہ کہ لینس کے فوکل پلین پر۔ پورے منظر میں دھندلاپن کی حد، جو فوکل پلین سے نقل مکانی سے متعلق ہے، گہرائی کا اندازہ لگانے کے لیے استعمال کی جا سکتی ہے۔ پکڑی گئی تصویر میں دھندلاپن (گہرائی کی معلومات کو ڈی کوڈ کرنے کے لیے درکار) کے سائز کی شناخت کے لیے، دو طریقے استعمال کیے جا سکتے ہیں: 1) پکڑی گئی تصویر کو مختلف دھندلاپن سے ڈیبلر کرنا، یا 2) کچھ لکیری فلٹرز سیکھنا جو دھندلاپن کی قسم کی شناخت کرتے ہیں۔ پہلا نقطہ نظر درست ریاضیاتی ڈیکونولیوشن کا استعمال کرتا ہے جو معلوم یپرچر ڈیزائن پیٹرن کو مدنظر رکھتا ہے۔ یہ ڈیکونولیوشن اس بات کی نشاندہی کر سکتا ہے کہ کیپچر کی سطح پر منتخب طور پر فوکس روشنی کے گرنے سے منظر کہاں اور کس حد تک پیچیدہ ہو گیا ہے، اور اس عمل کو الٹ دیتا ہے۔ اس طرح دھندلاپن سے پاک منظر کو دھندلاپن کے سائز کے ساتھ مل کر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ دوسرا نقطہ نظر، اس کے بجائے، دھندلا پن سے پاک تصویر کی بازیابی کو نظرانداز کرتے ہوئے دھندلاپن کی حد کو نکالتا ہے، اور اس وجہ سے الٹا ارتقاء انجام دیے بغیر۔ پرنسپل جزو تجزیہ (پی سی اے) پر مبنی تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، یہ طریقہ فلٹرز کے ایک بینک کو آف لائن سیکھتا ہے جو دھندلاپن کے ہر سائز کی منفرد شناخت کرتا ہے۔ ان فلٹرز کو پھر ایک عام ارتقاء کے طور پر براہ راست پکڑی گئی تصویر پر لاگو کیا جاتا ہے۔ اس نقطہ نظر کا سب سے اہم فائدہ یہ ہے کہ کوڈڈ یپرچر پیٹرن کے بارے میں کسی معلومات کی ضرورت نہیں ہے۔ اس کی کارکردگی کی وجہ سے، اس الگورتھم کو متحرک اور بگاڑنے والی اشیاء کے ساتھ ویڈیو ترتیبات تک بھی بڑھایا گیا ہے۔ چونکہ کسی نقطہ کی گہرائی کا اندازہ اس کی دھندلاپن کی حد سے لگایا جاتا ہے جو منظر میں اسی نقطہ سے روشنی کے یپرچر کی پوری سطح پر پہنچنے اور اس پھیلاؤ کے مطابق مسخ ہونے کی وجہ سے ہوتی ہے، یہ سٹیریو مثلث کی ایک پیچیدہ شکل ہے۔ تصویر میں ہر نقطہ مؤثر طریقے سے یپرچر کی چوڑائی کے پار مقامی طور پر نمونے لیا جاتا ہے۔ یہ ٹیکنالوجی حال ہی میں آئی فون ایکس میں استعمال کی گئی ہے۔ سیمسنگ کے بہت سے دوسرے فونز اور مائیکروسافٹ کے کمپیوٹرز نے اس ٹیکنالوجی کو استعمال کرنے کی کوشش کی ہے لیکن وہ تھری ڈی میپنگ کا استعمال نہیں کرتے۔ یہ بھی دیکھیں کہ 3 ڈی اسکینر ڈیپتھ میپ کینیکٹ لیزر رینج فائنڈر لیڈر لائٹ فیلڈ کیمرا (پلینوپٹک کیمرا) فوٹوگرامٹری ٹائم آف فلائٹ کیمرا لیزر ڈائنامک رینج امیجر اسٹرکچر از موشن انٹینسفائیڈ سی سی ڈی کیمرا آپٹیکل فلو تکنیک میٹرکس فرنچائز کے لیے تیار کی گئی ہے جو ورچوئل سنیماٹوگرافی کو فعال کرنے کے لیے خط و کتابت کے مسئلے کا ایک موثر حل فراہم کرتی ہے۔ حوالہ جات کمپیوٹر وژن کیمروں میں امیج سینسر ٹیکنالوجی 3D امیجنگ