Помните удивительное изображение лавины на Марсе в 2008 году, снятое камерой HiRISE на орбитальном аппарате Mars Reconnaissance? Бернхард Браун из UnmannedSpaceflight.com в настоящее время создал несколько различных трехмерных изображений этого события, предоставляя никогда ранее не наблюдавшиеся наблюдения на уровне земли с помощью разработанного им специального программного обеспечения, которое может создавать трехмерные изображения из одного 2-мерного изображения. Обычно для создания трехмерного изображения вам нужно как минимум два изображения, или вам нужно объединить изображения с данными с такого инструмента, как лазерный альтиметр. Но алгоритм трехмерной фотоклинометрической реконструкции с одним изображением Брауна, также известный как «форма из затенения», позволяет восстановить форму трехмерных объектов из затенения в двумерном изображении. Браун рассказал журналу Space Magazine, что с момента разработки программного обеспечения одной из областей, которые он хотел «посетить с земли», является знаменитая лавина пыли, запечатленная в действии HiRISE. Его изображения обеспечивают совершенно новый - и потрясающий - вид на Марс.
Браун сказал, что программное обеспечение полезно для рассмотрения различных областей, представляющих интерес, в частности, там, где у нас пока нет других (т.е. основанных на стереоизображении) подробных трехмерных реконструкций. Ранее мы показывали трехмерные фильмы в журнале Space Magazine, которые Дуг Эллисон и другие из UnmannedSpaceflight.com создали из HiRISE DEM (цифровых моделей высот), которые представляют собой сетку или растровый файл, описывающий значения высот в регулярно расположенных точках, или посты. , HiRISE DEMs сделаны из двух изображений высокого разрешения той же области, взятых с разных углов обзора космическим кораблем. Люди из HiRISE говорят, что создание матрицы высот является сложным и требует сложного программного обеспечения и большого количества времени, как компьютерного, так и человеко-часов.
Но программное обеспечение Брауна (хотя ему потребовалось немало времени на разработку) предусматривает умеренное время обработки, около 15 минут на изображение со средним разрешением, используя около 2 гигабайт памяти. Кроме того, при рендеринге поверхности не использовалось текстурирование или дополнительная окраска / затенение, и каждая видимая деталь отображается в реальном 3D вплоть до уровня пикселей.
Но Браун не считает, что его метод каким-либо образом «превосходит» усилия команды HiRISE.
«Совсем наоборот», - сказал он мне по электронной почте. «Традиционно считается, что методы формирования формы от затенения для одного изображения, такие как метод, который я разработал, хорошо дополняют методы многоизображения (стерео), потому что недостатки одного метода (искажения большого масштаба в методах с одним изображением по сравнению с менее детальное разрешение в методах с несколькими изображениями) является преимуществом другого. Кроме того, официальные матрицы высот HiRISE, как правило, более точны в точном воспроизведении абсолютных высот местности (также с использованием калибровки на основе альтиметра), что важно для научного использования, тогда как мои матрицы высот менее откалиброваны, потому что они в основном предназначены для целей визуализации ».
Основное преимущество метода с одним изображением заключается в том, что его можно использовать на практически произвольных изображениях областей, где еще нет трехмерного покрытия, например, для захвата события, подобного лавине.
«В некотором смысле, это открывает дверь к совершенно новому представлению о больших существующих наборах данных только для 2D», - сказал Браун. «Например, в настоящее время я работаю над расширением метода для радиолокационных изображений для трехмерных реконструкций высокого разрешения наборов данных Венеры Магеллан с самым высоким разрешением».
Программный метод Брауна можно считать скорее искусством.
«Я рассматриваю свое программное обеспечение и алгоритмы не столько как научный измерительный инструмент, - сказал мне Браун в электронном письме, - но скорее как инструмент для визуализации, который оставляет немного художественной лицензии, степень свободы интерпретации, т.е. средства для создание атмосферных изображений, и именно эти изображения являются реальным «публикуемым конечным продуктом» всего процесса. Алгоритмы и программное обеспечение - это всего лишь «кисть и мольберт художника» или, так сказать, виртуальная камера фотографа ».
Эмили Лакдавалла проделала замечательную работу по объяснению причин и недостатков всего процесса в блоге Планетарного общества: (зайдите туда, если хотите более подробное описание) «Представьте себе мятый листок бумаги, освещенный прожектором. Грани мятой бумаги, перпендикулярные прожекторам, будут отображаться наиболее ярко; грани, отклоненные от прожектора, будут темными. Если вы предполагаете, что все на изображении отражает свет одинаково, то по альбедо или яркости вы можете определить, наклонен ли он к источнику света или отклонен от него. »
Выше оригинальное изображение от HiRISE. Глядя на эти изображения, помните, что этот конкретный уступ на Марсе - это высокая скала высотой более 700 м (2300 футов) и склоны под углом более 60 градусов. Можно увидеть смесь льда, камня и пыли, застывшую во времени, когда она падает вниз по склону, выбрасывая струйку пыли, когда обломки начинают оседать на пологом склоне у основания утеса. Выброшенное облако имеет ширину около 180 метров и простирается примерно на 190 метров за основание скалы.
Браун сказал нам, что он работает над некоторыми новыми изображениями, которыми мы надеемся в скором времени поделиться с вами, и мы благодарим его за то, что он позволил нам размещать лавинообразные изображения в журнале Space.
Перейдите по этой ссылке, чтобы просмотреть всю галерею Braun прекрасных цветных 3D-изображений лавины, полученных из первоначально опубликованного изображения HiRISE, визуализированного при различных положениях просмотра и направлениях источника света.
