WikiDer > Визуальные вычисления

Visual computing

Визуальные вычисления - общий термин для всех дисциплин информатики, связанных с изображениями и 3D модели, то есть компьютерная графика, обработка изображений, визуализация, компьютерное зрение, виртуальная и дополненная реальность, обработка видео, но также включает аспекты распознавание образов, взаимодействие человека с компьютером, машинное обучение и электронные библиотеки. Основные проблемы - это сбор, обработка, анализ и визуализация визуальной информации (в основном изображений и видео). Области применения включают промышленный контроль качества, обработка медицинских изображений и визуализация, геодезия, робототехника, мультимедийные системы, виртуальное наследие, спецэффекты в фильмах и на телевидении, а также компьютерные игры.

История и обзор

Визуальные вычисления - это относительно недавно появившийся термин, который получил свое текущее значение примерно в 2005 году.[1] когда установленные дисциплины информатики компьютерная графика, обработка изображений, компьютерное зрение и другие заметили, что их методы и приложения все больше и больше пересекаются, поэтому возникла необходимость в новом общем термине. Многие из используемых математических и алгоритмических методов одинаковы во всех областях, связанных с изображениями: форматы изображений, методы фильтрации, цветовые модели, показатели изображения и другие. А также методы программирования на графическом оборудовании, трюки с манипуляциями для обработки огромных данных, учебники и конференции, научные сообщества этих дисциплин и рабочие группы в компаниях все больше и больше смешивались.

Более того, приложениям все чаще требовались методы из более чем одной из этих областей одновременно. Для создания очень подробных моделей сложных объектов вам потребуется распознавание изображений, 3D-датчики и алгоритмы реконструкции, и для правдоподобного отображения этих моделей вам потребуются реалистичные методы рендеринга со сложной симуляцией освещения. Графика в реальном времени является основой для использования программного обеспечения виртуальной и дополненной реальности. Хорошая сегментация органов является основой для интерактивного манипулирования 3D-визуализацией медицинских снимков. Для управления роботом необходимо распознавание объектов как модели окружающей его среды. И всем устройствам (компьютерам) нужен эргономичный графический пользовательский интерфейс.

Хотя многие проблемы считаются решенными в научных сообществах, относящихся к дисциплинам, составляющим визуальные вычисления (в основном, в идеалистических предположениях), одной из основных проблем визуальных вычислений в целом является интеграция этих частичных решений в применимые продукты. Это включает решение многих практических проблем, таких как обращение к множеству аппаратных средств, использование реальных данных (которые часто ошибочны и / или огромны по размеру) и работа неподготовленными пользователями. В этом отношении, Визуальные вычисления - это больше, чем просто сумма его дисциплин, это следующий шаг к системам, пригодным для реального использования во всех областях с использованием изображений или 3D-объектов на компьютере.

Дисциплины визуальных вычислений

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 рендеринг что всегда является компромиссом между качеством изображения и временем выполнения.

  • Анализ изображений и компьютерное зрение

Методы, которые могут извлекать информацию о содержании из изображений, называются анализ изображений техники. 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, также описываемую как «наука об аналитических рассуждениях, поддерживаемая интерактивным визуальным интерфейсом».[2]

  • Геометрическое моделирование и 3D-печать

Для представления объектов для рендеринга нужны специальные методы и структуры данных, которые входят в понятие геометрическое моделирование. Помимо описания и интерактивных геометрических методов, данные датчиков все чаще используются для восстановления геометрических моделей. Алгоритмы эффективного управления 3D принтеры 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 конкретного применения. Кроме того, его следует отличать от редактирование изображений который описывает интерактивное манипулирование изображениями на основе человеческой проверки.

  • Виртуальная и дополненная реальность

Приемы, вызывающие ощущение погружения в вымышленный мир, называются виртуальная реальность (VR). Требования к VR включают налобные дисплеи, в реальном времени отслеживание, а также высококачественный рендеринг в реальном времени. Дополненная реальность позволяет пользователю видеть реальную среду в дополнение к виртуальным объектам, которые дополняют эту реальность. Требования к точности по скорости рендеринга и точности трекинга здесь значительно 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 визуального канала человека (глаза) изображения также являются предпочтительной частью эргономичного пользовательского интерфейса в любой системе, так что взаимодействие человека с компьютером также является неотъемлемой частью визуальных вычислений.

Сноски

  1. ^ Международный симпозиум по визуальным вычислениям
  2. ^ [Томас, Дж. Дж., И Кук, К. А. (Ред.) (2005). Освещенный путь: программа исследований и разработок в области визуальной аналитики, IEEE Computer Society Press, ISBN 0-7695-2323-4]

внешняя ссылка