Демонстрационная b-версия на 60 кадров

 

Анализ фотографического и видео-изображения на предмет реконструкции пространственной сцены
решает задачу моделирования виртуальной камеры,параметры и поведение которой повторяет историю камеры реальной.
Изображение объемной сцены на матрице фотокамеры описывается простыми геометрическими законами перспективной проекции.
Существует несколько технических способов решения обратной задачи воссоздания трехмерной сцены по ее плоской проекци:
- матричное преобразование;
- метод архитектора;
- трекинг динамичного изображения;

 

Матричное преобразование и метод архитектора сводятся к анализу проекций рукотворных геометрических фигур.
Трекинг динамичного изображения извлекает из движущегося изображения гипотетические полигоны, основываясь на положении
выраженных точек проекции относительно центра изображения и их ускорения.

 

Продвинутые программы трекинга весьма эффективны, но имеют следующие "недостатки":
- существует порог разборчивости изображения обусловленный его качеством;
- необходимо маскировать все движущиеся относительно "земли" объекты сцены;
- требуется доскональное изучение сложного интерфейса и опыт использования;
- высокая стоимость.

 

Для точной реализации всех методов существует одно до конца неустранимое препятствие - оптические искажения фотокамеры.
Кроме того, практика эксперта показывает, что в исследуемых видеоматериалах не часто встречаются заведомо геометрически правильные
объекты, опираясь на которые можно достоверно воссоздать виртуальную камеру.

 

Все выше перечисленные тезисы привели нас к выводу, что воссоздание достоверной трехмерной сцены по проекции реального изображения есть
процесс итерационный, подразумевающий наличие нескольких разнородных инструментов используемых в процессе решения данной задачи.

 

 

НАЧАЛО РАБОТЫ

 

 1.  Подготовка последовательности кадров  
 

 Секвенция или секвенция кадров от англ. "sequence" (последовательность, ряд) , это в целом, тип сохранения при котором каждый фрейм (кадр) сохраняется в отдельную картинку и имеющий любой вариант формата картинки например jpg,bmp,gif,tiff,png и многие другие.   Скачать:  "VideoToGIF"

 2.  Загрузка последовательности кадров  
 

После нажатия на пиктограмму загрузки появляется окно системного браузера загрузки. В системном браузере загрузки, с нажатой клавишей "Shift" выбираете начальный и конечный кадр секвенции и загружаете выбранный отрезок. Порядок выбора не имеет значения. Сочетание клавиш "Ctrl" и "A" выделяет все кадры секвенции в текущей папке. Не стоит загружать чрезмерное количество кадров - памяти может и не хватить.

 загрузка секвенции
   
 3.  Фильтры изображения
 
 
  •  Яркость
  • Контрастность
  • Сдвиг палитры
  • Насыщенность
  • Прозрачносьть
  • Устранение дисторсии

Перемещение мышью бегунков слайдеров или при активации слайдеров нажатие на клавиши "стрелки (право - лево)" приводят фильтры в действие.

К каждому кадру можно применить свой набор фильтров, но целесообразней обрабатывать изображение в ходе подготовки секвенции кадров.

Если вы решили применить фильтры ко всему видеоряду, используйте пункт "ПРИМЕНИТЬ ФИЛЬТРЫ КО ВСЕМ КАДРАМ".

  - вызвать меню

сбросить фильтры изображения - сбросить все фильтры по всему видеоряду

графические фильтры
    

 


 

ОСНОВНОЕ МЕНЮ

1. Привязка к уровню горизонта

Привязка к уровню горизонта

2. Привязка к размерам сцены

Привязка к размерам сцены

3. Привязка ко времени и расчет скорости

Привязка ко времени, расчет скорости и траектории движения

4. Расчет скорости и расстояний по параметрам камеры

определение расстояния по фокусному расстоянию камеры и размерам фотоматрицы 

 

 Привязка к уровню горизонта 

ПРИВЯЗКА К УРОВНЮ ГОРИЗОНТА

 

 

 4.

 Привязка к уровню горизонта  при статичной камере осуществляется один раз в любом из кадров видеоряда. В случае подвижной камеры привязка осуществляется в кадрах явного сдвига ТСП точка схода перспективы. Промежуточные кадры утилита интерполирует, создавая анимационную последовательность сдвигов плоскости "земли".

                  ОТ ТОЧНОСТИ ДАННОЙ ПРОЦЕДУРЫ  БУДЕТ СУЩЕСТВЕННО ЗАВИСЕТЬ ВЕЛИЧИНА ПОГРЕШНОСТИ ДАЛЬНЕЙШИХ НАСТРОЕК И ИЗМЕРЕНИЙ!!!

 
 

привязка к уровню горизонта

слайдер изменения крена камеры- слайдер изменения крена камеры.       слайдер перемещения вертикальной плоскости - слайдер перемещения вертикальной плоскости.

слайдер прозрачности черной сетки - слайдер прозрачности черной сетки.  слайдер прозрачности белой сетки - слайдер прозрачности белой сетки.

слайдер изменения фокусного расстояния - слайдер изменения фокусного расстояния.(встроенный калькулятор угла видимости)

 
  Другими словами, привязка к уровню горизонта, означает наложение виртуальной трехмерной плоскости на плоскость "земли" перспективного изображения. Для этих целей в утилите предусмотрены три способа привязки:  
 

 а) Перетаскивайте за концы желтые направляющие линии до совпадения с естественными направляющими сцены. Данная процедура определяет уровень горизонта.

Далее перетаскивайте зеленые направляющие соответственно вертикальным направляющим сцены (столбы, строения...). В результате будет автоматически определен наклон камеры по оси "Z,X" и фокусное расстояние камеры.

После привязки к реальным размерам сцены будет определена высота положения камеры относительно плоскости горизонта в метрах.

 

 

 

 

б) В случае, когда вертикальные направляющие сцены отсутствуют, активизируйте слайдер наклона камеры и определите наклон вручную.

 
 

 
   
   в) Автоматическая настройка фокусного расстояния по прямоугольному объекту.
   
   г) Ручная настройка фокусного расстояния по прямоугольному объекту.
 

 

 
  yes_ugol_greed

 

 

 Если вам известны параметры камеры (фокусное расстояние и размер фотоматрицы), определить диагональный угол обзора можно в режиме "ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ И РАССТОЯНИЙ ПО ПАРАМЕТРАМ КАМЕРЫ", задав соответствующие значения.

Слайдером слайдер изменения фокусного расстояния установите вычисленный диагональный угол, который и задаст нужное фокусное расстояние программной среды.

 

 

ПРИВЯЗКА К РАЗМЕРАМ СЦЕНЫ

 

5.  После привязки сцены к уровню горизонта, необходимо привязать сцену к реальным размерам и фокусному расстоянию.  
   
   Для этого необходимо выбрать на уровне "земли" естественные взаимноперпендикулярные направляющие с известными размерами.  

 Направляющие определяются отрезками с маркерами, которые можно поместить на сцену двумя способами:

1. Нажатием на эту кнопку, предварительно переместив слайдерами 3D курсор в нужную позицию.

2. Двойным щелчком мыши на нужную позицию, удерживая клавишу "ПРОБЕЛ" (при этом 3D курсор скрывается).

 
 

 Для привязки одного из перпендикулярных отрезков к реальным размерам, необходимо щелчком левой клавиши мыши соединить его точки и следом кликнуть на эту кнопку. Следом, в открывшемся окне ввести его реальный размер.

 
 

 

 
     
   

 В силу разного рода искажений, привязка может не совпасть с расположением плоскости горизонта  в 3D пространстве. В этом случае, программа автоматически дает предупреждение и возможность уточнить фокусное расстояние и положение плоскости горизонта.

 
 

Удаление всех маркеров (точек) по всему видеоряду.

Удалить отдельный маркер можно щелчком мыши с нажатой клавишей "Alt".

 
   По завершению привязки можно, пользуясь слайдерами перемещения курсора, измерять расстояния и углы в режиме 3D.  
     

 

 Привязка ко времени, расчет скорости и траектории движения

ТРАССИРОВКА

6.    
   
   В режиме трассировки можно определить как собственную скорость, так и скорости приближающегося или удаляющегося объекта.  
 

 Процедура привязки ко времени требует определения одного из двух параметров:

  • продолжительности секвенции
  • частоты кадров

Ввод временной характеристики сопровождается ее разбиением на общее количество кадров секвенции.

 
 Определение скорости по видеозаписи

 Кнопка записи - остановки трассировки.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ТРАССИРОВКИ:

1. Активировать трассировку нажатием кнопки "записи-остановки"

2. Подвести 3-D маркер к отслеживаемой точке (точка слежения должна принадлежать плоскости "земли", в случае, когда точка слежения, расположенная на объекте слежения, оторвана от поверхности "земли" необходимо слайдером  "Y" переместить 3-D курсор на заведомо известное расстояние отрыва этой точки и деактивировать слайдер "Y". И надо иметь ввиду - чем больше точка слежения оторвана от "земли", тем больше будут погрешности в измерениях)

3. Кликнуть маркер трассировки , после чего он переместится в точку слежения.

4. Плеером или кликом на строку таблицы расчета скоростей переместится на нужное количество кадров.

5. Переместить 3-D курсор в точку слежения и кликнуть на маркер трассировки. Повторять последовательность шагов 2-3-4 до тех пор, пока точка слежения не станет покидать сцену.

6. Остановить трассировку нажатием кнопки "записи-остановки"

 
   Выбор режима расчета скоростей используются в случае определения скоростей относительно подвижной камеры видео-регистратора.  
 Маркер собственной скорости  
    Маркер скорости приближающегося объекта (логика вычисления относительной скорости : "скорость приближающегося объекта" - "собственная скорость" )  
   Маркер скорости удаляющегося объекта (логика вычисления относительной скорости : "скорость удаляющегося объекта" + "собственная скорость" )  
   ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИМИТИВОВ ДЛЯ ТРАССИРОВКИ И НАСТРОЙКИ ФОКУСНОГО РАССТОЯНИЯ  
   Нажатие правой кнопкой мыши на 3D-курсор позволяет сменит курсор на трехмерный примитив и открывает окно моделирования 3D примитивов.  
   Создание и размещение на сцене 3D примитивов открывает новые весьма полезные возможности:
  • повысить точность определения скорости;
  • повысить точность определения фокусного расстояния;
  • исследовать рельеф поверхности земли и позиционирование объектов сцены.
К примеру, если создать объект «прямоугольник», совпадающий с направляющими дорожной разметки, то, перемещая его в плоскости «земли» и поворачивая по 3D осям можно исследовать рельеф дороги с целью следующей привязки для определения скорости в тех участках сцены, где привязка к «земле» была невозможной.
Инструмент клонирования позволяет моделировать множество объектов, сопоставимых с реальными объектами сцены:
  • всевозможные равноудаленные столбы;
  • ограждения;
  • дорожную разметку;
  • и многое другое....
Смоделированные таким способом объекты используются в качестве точки слежения при определении скорости.
Для коррекции фокусного расстояния, необходимо совместить объект известных размеров (поместив его на сцену двойным щелчком клавиши мыши и используя слайдеры поворота) с реальным объектом сцены, а затем корректировать фокусное расстояние слайдером до полного совмещения объектов.
автоэкспертиза
   Инструмент клонирования предусматривает два примитива — куб и цилиндр, используя их, можно создавать объекты соответствующие габаритам автомобиля и его колесной базе. В автобазе для одной модели автомобиля хранятся соответствующие параметры.
Вопрос о создании общей для всех автобазы с загрузкой из интернета показался нам преждевременным, так как достоверность сведений в базе может быть подвергнута сомнению и эксперт все равно проверит эти параметры. Вопрос доверия каждый эксперт будет решать для себя индивидуально, самостоятельно пополняя базу и обмениваясь базами с доверенными лицами.
Переключение курсора с габаритов на колесную базу и обратно осуществляется сменой примитива и далее щелчком мыши по пункту автобазы.
 
 

АВТОБАЗА хранится в скрытом файле на вашем компьютере. Для переноса или обмена автобазами предусмотрена функция выгрузки-загрузки. 

загрузить - загружает АВТОБАЗУ из текстового файла "avtobaza.txt"

выгрузить - сохраняет АВТОБАЗУ в текстовый файла "avtobaza.txt"

Автобазу можно редактировать в ручную. Формат хранения данных для одной модели автомобиля  в файле "avtobaza.txt" кодировки UTF-8 выглядит так:

ВАЗ 21010#2#1.5#5#3#1.4#0.5#0.15/n

Название марки и 7 параметров в метрах.

  1. марка
  2. ширина
  3. высота
  4. длина
  5. расстояние между колесами на одной оси
  6. расстояние между осями
  7. диаметр колеса
  8. ширина шины
 
     

 Привязка к уровню горизонта  

РАСЧЕТ СКОРОСТИ И РАССТОЯНИЙ ПО ПАРАМЕТРАМ КАМЕРЫ

 7.    
  Определение скорости по видеозаписи  
 

Здесь необходимо задать два параметра, которые можно взять из технических характеристик камеры:

1) ТИПОРАЗМЕР МАТРИЦЫ

Диагонали матрицы "1/2,8" , "1/2" и т. д. принято измерять в видиконовых дюймах. Физические размеры матрицы видеокамеры в зависимости от соотношения сторон (4:3 или 16:9) и конкретного производителя с одной и той же диагональю различны. Поэтому программа оперирует размером диагонали матрицы. Для увеличения точности измерений, необходимо выяснить истинный размер диагонали фотоматрицы (Интернет, измерить матрицу), выбрать типоразмер "Другой" и занести в графу "физический размер D" - размер по диагонали в миллиметрах и нажать клавишу "Enter".

2) ФОКУСНОЕ РАССТОЯНИЕ

Как правило указано на объективе камеры. Если нет, то взять из характеристик или извлечь МЕТАДАННЫЕ утилитами из раздела сайта - "ЭКСПЕРТУ - МЕТАДАННЫЕ". Занести в графу "фокусное расстояние" в миллиметрах и нажать клавишу "Enter".

После того, как вы задали оба параметра, программа определяет угол обзора камеры по диагонали, который вы можете так же использовать в режиме 3D.

 
   Далее, в нижнее поле правого маркера вводите размер объекта, до которого надо определить расстояние  в метрах. Перемещаете маркеры на границы объекта. Поле "D" показывает расстояние до объекта.  
    щелчок правой клавишей мыши изменяет форму маркеров  
 Определение скорости по видеозаписи

Кнопка записи - остановки трассировки.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ ТРАССИРОВКИ:

1. Активировать трассировку нажатием кнопки "записи-остановки", после этого к правому маркеру добавится  кнопка с галочкой (кнопка фиксации измерения) 

2. Подвести маркеры к точкам, определяющим размеры объекта.

3. Кликнуть кнопку фиксации, не сдвигая сам маркер.

4. Плеером или кликом на строку таблицы расчета скоростей переместится на нужное количество кадров.

5. Переместить маркеры на объект слежения и кликнуть на кнопку фиксации. Повторять последовательность шагов 2-3-4 до тех пор, пока объект не станет покидать сцену.

6. Остановить трассировку нажатием кнопки "записи-остановки"

 

Определение встречной и сопутствующей скорости определяется аналогично режиму 3D.

Расcчитанные скорости как в данном режиме, так и в 3D заносятся в одну и ту же тройку массивов. Поэтому измерение относительных скоростей можно производить в гибридном режиме (способ определения не имеет значения).

 
 

 

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!!!

В программе заложена функция автоматической корректировки размеров фронтально расположенного объекта в зависимости от относительного угла поворота к камере. Одним словом, при измерении расстояния нет необходимости задумываться о 3D искажениях фронтально расположенного объекта в зависимости от его положения.

При измерении скорости, определяющим параметром является длина перпендикуляра положенного на фронтальную плоскость, содержащей объект!

 
   
   

ФОТОБАЗА хранится в скрытом файле на вашем компьютере. Для переноса или обмена автобазами предусмотрена функция выгрузки-загрузки. 

загрузить - загружает ФОТОБАЗУ из текстового файла "photobaza.txt"

выгрузить - сохраняет ФОТОБАЗУ в текстовый файла "photobaza.txt"

Фотобазу можно редактировать в ручную. Формат хранения данных для одной модели камеры  в файле "photobaza.txt" кодировки UTF-8 выглядит так:

NICON#4#1.5#?/n

Название марки и 3 параметра в миллиметрах.

  1. марка камеры
  2. фокусное расстояние
  3. типоразмер матрицы
  4. размер матрицы по диагонали

 

 

РЕЗЮМЕ

 

 

Вывод резюме осуществляется выбором диапазона кадров в таблице расчета скоростей с нажатой клавишей "Shft". 

Выход и режима "резюме" происходит по "клику" мыши на любую из строк таблицы расчета скоростей. 

 
7.    
     
 Мышью перетаскиваем любое количество указателей на любую позицию окна резюме.  
 Нажатие мыши на эти пиктограммы, приводит к следующей итерации сглаживания графика соответствующей скорости.  
   Перемещение курсора мыши по графику скоростей визуализирует моментальную скорость на указанный момент времени.  
   Заполните текстовые поля соответствующей информацией и сохраните в графический файл для помещения в исследовательскую часть экспертизы.  

 

 

 

ТРАЕКТОРИЯ ДВИЖЕНИЯ

 

 

 

 6.
  • Уменьшение развертки
 
  • Увеличение развертки
 
  • Кнопка визуализации метровой сетки
   

 

ЗАГРУЗКА ФАЙЛА ТРЕКИНГА

 

ФУНКЦИИ КЛАВИАТУРЫ

горячие клавиши для УОС

 

1. Ctrl

В нажатом состоянии активизирует функцию "ЛИНЗА" в положении 3D курсора.
     
 2. Shift  С нажатой клавишей "Shift" выделяется участок видеокадров в таблицы с выводом резюме
   Если вы определяете скорость по известному расстоянию, то клик на маркер трассировки с нажатой клавишей "Shift" выведет окно с предложением ввести это расстояние.
     

3. Alt

  Щелчок левой клавишей мыши на точку схода перспективы  с одновременно нажатой "Alt" сбрасывает в начальное положение установки горизонта по всему видеоряду.

 

 Щелчок левой клавишей мыши на маркер   с одновременно нажатой "Alt" в режиме 3D измерений удаляет его.

   

 Щелчок левой клавишей мыши на информационный маркер с одновременно нажатой "Alt" в режиме отчета удаляет его.

     
 4. Пробел  В режиме 3D измерений и режиме измерения скоростей при нажатом "Пробеле" исчезает 3D курсор. Двойным щелчком мыши назначаем новое положение 3D курсора на сцене и отпускаем "Пробел".
     
5-6. < >  После того, как активирован любой слайдер нажатием мышью, пользуйтесь стрелками клавиатуры для точного изменения значения этого слайдера.

ФУНКЦИИ МЫШИ

мышь для УОС

 

3. Колесо  Точно перемещает 3D курсор по оси "Z"  
2. Пр. кнопка

 В режиме 3D измерений, поочередное

нажатие на три маркера выводит 3-х мерный угол между ними.