Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Визуальные вычисления - это общий термин для всех дисциплин информатики, связанных с изображениями и 3D-моделями , таких как компьютерная графика, обработка изображений, визуализация, компьютерное зрение, виртуальная и дополненная реальность и обработка видео . Визуальные вычисления также включают аспекты распознавания образов , взаимодействия человека с компьютером, машинного обучения и электронных библиотек. Основные задачи - это сбор, обработка, анализ и визуализация визуальной информации (в основном изображений и видео). Области применения включают промышленный контроль качества, обработку и визуализацию медицинских изображений , геодезию, робототехнику, мультимедийные системы, виртуальное наследие, специальные эффекты в фильмах и на телевидении, а также компьютерные игры.

История и обзор [ править ]

Визуальные вычисления - это довольно новый термин, который приобрел свое нынешнее значение примерно в 2005 году, когда впервые был проведен Международный симпозиум по визуальным вычислениям. [1] Области компьютерных технологий, относящиеся к изображениям, такие как форматы изображений, методы фильтрации, цветовые модели и показатели изображения, имеют много общих математических методов и алгоритмов. Когда компьютерные ученые, работающие в дисциплинах компьютерных наук, которые включают изображения, такие как компьютерная графика , обработка изображений и компьютерное зрение, заметив, что их методы и приложения все больше пересекаются, они начали использовать термин «визуальные вычисления» для описания этих полей в совокупности. А также методы программирования на графическом оборудовании, трюки с манипуляциями для обработки огромных данных, учебники и конференции, научные сообщества по этим дисциплинам 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. Чтобы создавать очень подробные модели сложных объектов, вам нужны распознавание изображений , 3D-датчики и алгоритмы реконструкции , а для правдоподобного отображения этих моделей вам нужны реалистичные методы рендеринга со сложным моделированием 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. Управление роботом требует распознавания объектов как модели окружающей его среды. И все устройства (компьютеры) нуждаются в эргономичных графических пользовательских интерфейсах.

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

Дисциплины визуальных вычислений [ править ]

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 рендерингом, который всегда является компромиссом между качеством изображения и временем выполнения.

  • Анализ изображений и компьютерное зрение

Методы, которые могут извлекать информацию о содержании из изображений, называются методами анализа изображений . Компьютерное зрение - это способность компьютеров (или роботов) распознавать окружающую среду и правильно ее интерпретировать.

  • Визуализация и визуальная аналитика

Визуализация используется для создания изображений, которые передают сообщения. Данные могут быть абстрактными или конкретными, часто без априорных геометрических компонентов. Визуальная аналитика описывает дисциплину интерактивного визуального анализа данных, которую также называют «наукой аналитических рассуждений, поддерживаемой интерактивным визуальным интерфейсом». [2]

  • Геометрическое моделирование и 3D-печать

Для представления объектов для рендеринга требуются специальные методы и структуры данных, которые относятся к термину геометрическое моделирование . Помимо описания и интерактивных геометрических методов, данные датчиков все чаще используются для восстановления геометрических моделей. Алгоритмы эффективного управления 3D-принтерами 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 редактирования изображений, которое описывает интерактивное манипулирование изображениями на основе проверки человеком.

  • Виртуальная и дополненная реальность

Приемы, создающие ощущение погружения в вымышленный мир, называются виртуальной реальностью (VR). Требования для VR включают в себя налобные дисплеи , отслеживание в реальном времени и 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 эргономичных пользовательских интерфейсов в любой системе, поэтому взаимодействие человека с компьютером также является неотъемлемой частью визуальных вычислений.

Сноски [ править ]

  1. ^ Международный симпозиум по визуальным вычислениям
  2. ^ [Томас, JJ, и Кук, KA (редакторы) (2005). Освещенный путь: Программа исследований и разработок в области визуальной аналитики, IEEE Computer Society Press, ISBN  0-7695-2323-4 ]

Внешние ссылки [ править ]