Да́льнісне зобра́ження (, можливий також переклад як далекомірне зображення за аналогією з радіолокаційними термінами "дальнісний портрет" або "далекомірний портрет") — група методів, які використовуються для створення двовимірного зображення, що показує відстань до точок на екрані від певної точки спостереження, як правило, пов'язане з конкретним різновидом сенсорного пристрою.

Вихідне дальнісне зображення містить як значення пікселів відстань до конкретних точок зображення. Якщо датчик, який використовується для отримання зображення, був правильно відкалібрований, значення пікселів можуть вказуватись безпосередньо в фізичних одиницях вимірювання, таких як метри.

Різні типи дальнісних камер

Пристрій вимірювання, що використовується для отримання дальнісного зображення, іноді називається дальнісною камерою (датчик). Дальнісні камери можуть працювати на основі безлічі різних методів.

Стерео-триангуляція Стереотриангуляція визначає глибину точки сцени за допомогою двох або більше камер із відомим взаємним розташуванням; відстань між їхніми оптичними центрами називають базою. Якщо на обох зображеннях знайдено проєкції однієї й тієї самої точки сцени, відстань до неї обчислюють за базою та кутами, які промені від цієї точки до оптичних центрів камер утворюють із базою.

Основна складність методу — задача відповідності: потрібно автоматично визначити, яка точка на одному зображенні відповідає якій точці на іншому. Класифікація підходів до цієї задачі виокремлює локальні методи, що зіставляють невеликі вікна пікселів навколо кожної точки, та глобальні методи, які мінімізують спільну енергетичну функцію для всього зображення одразу, зокрема за допомогою розрізів графів чи поширення переконань. Задача особливо складна в ділянках сцени, однорідних за кольором чи текстурою, де багато сусідніх точок виглядають однаково, а також на межах об'єктів, де частина сцени видима лише з однієї камери.

Перевага стереотриангуляції — пасивність вимірювання: метод не потребує проєктора чи додаткового джерела світла, на відміну від структурованого світла чи time-of-flight камер, і придатний для роботи при звичайному освітленні сцени.

Структуроване світло

При освітленні сцени структурованим світлом — заздалегідь відомим просторовим патерном — глибину можна визначити за спотворенням цього патерна на поверхні об'єкта, зафіксованим камерою під іншим кутом до проєктора. Практичні системи різняться стратегією кодування патерна. У бінарному кодуванні послідовно проєктують кілька смугастих зображень, і кожна точка поверхні отримує унікальну послідовність значень «світло/темрява», яка однозначно визначає номер смуги; метод вимагає нерухомої сцени впродовж усієї серії кадрів.

Фазове зміщення проєктує кілька синусоїдних смугастих патернів зі зсувом фази між кадрами; аналіз зміни інтенсивності в кожному пікселі дає субпіксельну роздільність у межах смуги, тоді як бінарний код розрізняє лише самі смуги; проте на різких перепадах глибини значення фази може бути неоднозначним. Кольорове кодування замінює послідовність кадрів у часі одним кольоровим патерном, у якому положення кодується кольором або послідовністю кольорів сусідніх смуг, що дає змогу отримати карту глибини з одного знімка. Одиночні псевдовипадкові крапкові патерни придатні для сцен, що рухаються, оскільки не потребують серії кадрів.

Час польоту

Розрахувати глибину і відстань також можна за допомогою техніки вимірювання "часу польоту" (ToF), що подібна до алгоритмів, які використовуються в радарах, завдяки якому формується дальнісне зображення схоже на зображення радіолокатора, за винятком того, що для його побудови використовується світловий імпульс замість радіочастотної хвилі. Камери Time-of-flight — це відносно нові пристрої, які фіксують цілу сцену в трьох вимірах, за допомогою спеціальної матриці зображення, і таким чином не потребують ніяких спеціальних рухомих частин, як в радарі чи, наприклад, лідарі. ToF-лазерний радар, із ПЗЗ-камерою з високою чутливістю і з швидким стробуванням, дозволяє оцінювати глибину із субміліметровою роздільною здатністю (точністю). За допомогою цієї техніки короткий лазерний імпульс освітлює сцену, а надчутлива ПЗЗ-камера відкриває свій швидкий затвор лише на кілька сотень пікосекунд. Тривимірна сцена обчислюється із послідовності двовимірних зображень, що реєструються при збільшенні затримки між імпульсом лазеру і відкриттям затвора.High accuracy 3D laser radar Jens Busck and Henning Heiselberg, Danmarks Tekniske University, 2004

Див. також 3D-сканер Карта висот Kinect Лазерний далекомір Лідар Пленоптична камера Фотограмметрія CCD-камери Time-of-flight камера Laser Dynamic Range Imager Структура з руху Оптичний потік

Примітки