3D สร้างจากรูปภาพได้อย่างไร? (ตอนที่ 1 บทนำ)

ข้อมูล 3D เป็นข้อมูลประเภทหนึ่ง ที่ถูกนำมาใช้ประโยชน์อย่างมาก คุณลักษณะเด่นของข้อมูล 3D คือ มีข้อมูลทาง Geometry เพิ่มขึ้นมา ทำให้เราสามารถระบุขนาดของวัตถุ ซึ่งกำลังพิจารณาได้อย่างถูกต้องมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ การนำเสนอยังมีความน่าสนใจมากกว่าข้อมูล 2D อีกด้วย   … ในรูปที่ 1 แสดงตัวอย่างการนำข้อมูล 3D ไปประยุกต์ใช้ในงานต่าง ๆ มากมาย เช่น

  • ด้านโบราณคดี
  • ด้านการแพทย์ เพื่อช่วยวินิจฉัยโรคอย่างมีประสิทธิภาพสูง
  • ด้านบันเทิง ภาพยนตร์ หรือ เกม
  • ด้านสำรวจ ทำแผนที่ 3D เพื่อใช้วิเคราะห์ สถานการณ์น้ำท่วม แผ่นดินทรุด หรือ การกัดเซาะชายฝั่ง
  • ฯลฯ

01_fig01

รูปที่ 1 งานประยุกต์ต่าง ๆ ที่ใช้ประโยชน์จากข้อมูล 3D

โดยทั่วไป เทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างข้อมูล 3D แบ่งได้เป็น 2 แบบ คือ แบบ Active และ แบบ Passive  แสดงในรูปที่ 2  ซึ่งจะคล้าย ๆ กับการแบ่งประเภทของ เทคโนโลยีของดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก นั่นเอง

01_fig02

รูปที่ 2 เทคโนโลยีที่ใช้ในการสร้างข้อมูล 3D

ตัวอย่างของอุปกรณ์แบบ Active คือ 3D Laser Scanner ซึ่งใช้ในการสแกนวัตถุ (หรือบริเวณสนใจ) ที่ต้องการสร้างแบบจำลอง 3D  ทำงานโดยการปล่อยคลื่นไปยังวัตถุแล้ววัดระยะเวลาที่สะท้อนกลับมายังจุดสแกน ซึ่งหากจุดสะท้อนกลับอยู่ “ใกล้” ก็จะใช้เวลา “น้อยกว่า” จุดที่อยู่ไกลกว่า โดยสแกนได้หลายแสนจุดต่อวินาที [1] “ระยะเวลา” ที่วัดได้จะถูกเปลี่ยนเป็น “ระยะทาง” เพื่อทราบถึง Geometry ของวัตถุที่ถูกสแกน  ในการทำงานจะต้องตั้ง 3D Scanner รอบ ๆ วัตถุ เพื่อให้ได้ข้อมูล 3D ที่ครบถ้วน  ดังแสดงในรูปที่ 3 … จุดที่ได้จากการสแกนนี้ จะเรียกว่า “Point Cloud”  …  การใช้อุปกรณ์แบบ Active มีข้อดี คือ ให้ค่าความถูกต้องในเชิง Geometry (ความถูกต้องเชิงตำแหน่ง) ที่สูงกว่าแบบอุปกรณ์ Passive …

01_fig03

รูปที่ 3 อุปกรณ์แบบ Active “3D Laser Scanner”

สำหรับอุปกรณ์แบบ Passive คือ กล้อง Digital   ทำงานโดยถ่ายภาพแบบหลายมุมมอง โดยให้คู่ภาพที่อยู่ติดกัน (สเตอริโอ) มีบริเวณซ้อนทับกัน หลังจากนั้นจะใช้โปรแกรมในการประมวลผล เพื่อให้ได้เป็นข้อมูล 3D  ดังแสดงในรูปที่ 4 … ซึ่งอุปกรณ์แบบ Passive นี้ จะให้ความถูกต้องเชิง Geometry ที่ต่ำกว่า แต่ก็จะมีต้นทุนที่ต่ำกว่าแบบอุปกรณ์ Active เช่นกัน … นอกจากนี้ หากเราประมวลผลจากภาพถ่ายดาวเทียม ซึ่งครอบคลุมบริเวณกว้าง ก็จะสามารถสร้างแบบจำลองความสูงเชิงเลข (DEM: Digital Elevation Model) ในพื้นที่บริเวณกว้าง ๆ ได้อย่างรวดเร็วอีกด้วย

01_fig04

รูปที่ 4 อุปกรณ์แบบ Passive “กล้อง Digital”

          ในบทความ Series นี้ จะพูดถึงการสร้าง 3D ด้วยเทคโนโลยีแบบ Passive คือ การสร้าง 3D จากรูปภาพสเตอริโอ (Stereo-photogrammetry) โดยเน้นอธิบายการทำงานในแต่ละขั้นตอนแบบไม่ซับซ้อนมากนัก  … แล้วพบกันครับ …

ข้อมูลเพิ่มเติม

[1] http://www.faro.com/products/3d-surveying/laser-scanner-faro-focus-3d/features#main (Accessed 6 Oct 2016)

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *