|
|
Affordable optical measurement methods for predictive rendering
Iser, Tomáš ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Gkioulekas, Ioannis (oponent) ; Babaei, Vahid (oponent)
Prediktivní vykreslování, což je součást počítačové grafiky, je založeno na rovnici přenosu světla a zaměřuje se na přesné předpovídání vzhledu objektů a materiálů za různých podmínek. Jako predikci vzhledu lze formulovat různé problémy: od generování fotorealistických obrázků až po vylepšení barevného 3D tisku. Přesnost predikce závisí na optických vlastnostech materiálů, které musí být buď odhadnuty ze základních předpokladů nebo měřeny drahými a sofistikovanými optickými zařízeními. Mohli bychom tyto vlastnosti změřit efektivním a cenově dostupným způsobem, který je optimalizovaný pro prediktivní vykreslování? Abychom na tuto otázku odpověděli, překlenujeme v této práci hranici mezi počítačovou grafikou a optikou. Vyvinuli jsme jednodušší a cenově dostupnější metody měření optických vlastností, které jsou zaměřeny na barevnou přesnost, díky čemuž je prediktivní vykreslování dostupnější. Zaměřujeme se na dva typy materiálů, které jsou všudypřítomné, ale obvykle opomíjené kvůli jejich komplexním vlastnostem: průsvitné materiály a fluorescenční materiály. Pro každý z nich představujeme samostatný přístup k měření, který využívá pouze levné optické komponenty, a přesto má vysoké spektrální rozlišení pro aplikace vyžadující barevnou přesnost. Naše první metoda je motivována měřením průsvitných inkoustů, což...
|
|
|
Smooth Minecraft terrain rendering
Hopfer, Eduard ; Iser, Tomáš (vedoucí práce) ; Gouder, Darryl (oponent)
Zajímavý terén je páteří každého virtuálního světa. Aby mohl terén obsahovat prvky jako jeskyně, převisy a oblouky, musíme zachytit jeho vnitřní strukturu. Jinými slovy, potřebujeme objemový model terénu. Minecraft je známý svými bohatými, procedurálně generovanými světy. Interně tyto světy používají objemovou reprezentaci - 3D mřížku voxelů. I když tyto hranaté světy vypadají působivě, často chceme mít terén souvislý. Cílem této práce je vytvořit nástroj, který dokáže vizualizovat světy Minecraftu jako hladké povrchy. Zkoumáme způsoby použití Minecraftu jako zdroje objemových dat terénu. Hladká scéna je vytvořena extrakcí funkce pole a polygonizací implicitního povrchu, který definuje. Uživatel může upravit vzhled hladké scény prostřednictvím několika parametrů. Aplikace také podporuje průzkum nekonečných světů Minecraftu v reálném čase. 1
|
|
|
Improving probes in dynamic diffuse global illumination
Roháček, Dominik ; Iser, Tomáš (vedoucí práce) ; Kahoun, Martin (oponent)
Renderovací techniky v reálném čase dlouhou dobu podporovaly pouze přímé os- větlení. Díky nedávným technologickým pokrokům, jako jsou výkonnější grafické karty nebo platforma RTX, je nyní možné v reálném čase simulovat věrnější globální osvětlení. Toto je důležité zejména pro vykreslování scén interiérů v architektonické vizualizaci. Uži- vatel tak nyní může upravovat nasvětlení v reálném čase, namísto aby čekal na vykreslení přesného path-tracovaného obrazu. V této diplomové práci nejprve stručně popíšeme existující techniky globálního os- větlení v reálném čase. Následně v detailu prozkoumáme metodu dynamicky rozptýleného globálního osvětlení. Poté danou metodu implementujeme do existujícího real-time engine s podporou RTX. Poukážeme na některé nedostatky této metody a artefakty jí způsobené. Následně představíme naše řešení rozmístění iradiačních sond a prozkoumáme jeho dopad na výslednou kvalitu obrazu. Ukážeme, že naše řešení zabránilo nejvýraznějším artefak- tům a dosáhlo díky tomu lepších vizuálních výsledků. 1
|
|
|
Real-Time Visual Inspection of Spool Winding Quality
Hadrava, Jan ; Obdržálek, David (vedoucí práce) ; Iser, Tomáš (oponent)
V rychle se rozvíjejícím průmyslu 3D tisku, založeném na FFF metodě (Fused Fila- ment Fabrication), se užívají plastová vlákna. Proces tisku může negativně ovlivnit špatná kvalita navinutí cívky. Dosáhnout vysoké kvality navinutí vlákna je však překvapivě ob- tížné. V diplomové práci je předložen celistvý postup kontroly kvality navíjení během na- víjecího procesu. Navrhujeme sledování odrazu jasného viditelného světla. Tato metoda se jeví dostatečně účinná ke sledování všech barev vláken od černé po bílou, a dokonce i průsvitných materiálů. Navíc je možné vše provozovat na levném a snadno dostupném jednodeskovém počítači Raspberry Pi 4B s kamerovým modulem v2. Metoda využívá klasické přístupy počítačového vidění, určené k filtrování, segmento- vání a postupnému sledování poloh jednotlivých vláken mezi následujícími snímky. Ověřili jsme, že metoda je dostatečně rychlá, aby mohla v reálném čase zpracovat třicet snímků za sekundu přímo na Raspberry Pi. K tomu byl navíc vytvořen nástroj s grafickým uži- vatelským rozhraním (GUI) k rychlému vytvoření datasetu fotografií navíjené cívky a současně i samostatný malý dataset. Obojí by mohlo být užitečné pro budoucí vývoj systému, jenž by mohl předvídat problémy v kvalitě s předstihem, kdy je ještě možné je opravit a předcházet jim. 1
|
|
|
Efficient Sampling of Re-radiation Matrices in Fluorescence-capable Rendering Systems
Hua, Qingqin ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Iser, Tomáš (oponent)
Fluorescence is a common effect in nature, it re-emits light by absorbing photons, caus- ing a wavelength shift from a shorter wavelength to a longer one. In recent years, there is an increased interest in including fluorescence in physically-based rendering. Fluorescence behavior is properly represented as a re-radiation matrix: for a given input wavelength, this matrix indicates how much energy is re-emitted at all other wavelengths. However, such a 2D representation has a significant memory footprint, especially when a scene con- tains a high number of fluorescent objects or fluorescent textures. This thesis proposes using Gaussian Mixture Domain to model re-radiation, which allows us to significantly reduce the memory footprint. Instead of storing the full matrix, we work with a set of Gaussian parameters that also allow direct importance sampling. When accuracy is a concern, one can still use the re-radiation matrix data and just benefit from impor- tance sampling provided by the Gaussian Mixture. Our method is useful when numerous fluorescent materials are present in a scene, particularly for textures with fluorescent components. 1
|
|
|
Spektrální syntéza s omezujícími podmínkami
Tódová, Lucia ; Wilkie, Alexander (vedoucí práce) ; Iser, Tomáš (oponent)
Fyzikálne založený spektrálny rendering sa stáva čoraz viac populárnym ako v komerčnej, tak aj v akademickej sfére kvôli jeho schopnosti presne simulovať prírodné fenomény. Bohužiaľ, vytváranie materiálov definovaných ich spektrálnymi vlastnosťami je drahý a zdĺhavý proces, a teda využívanie materiálov založených na RGB reprezentácii je žiadaná vlastnosť v spektrálnych rendereroch. Na konvertovanie RGB hodnôt do ich spektrálnych variánt sa využíva proces nazývaný spektrálny uplifting. Nakoľko je RGB farebný priestor konečnou podmnožinou viditeľného gamutu, existuje mnoho konvertovacích techník dodávajúcich rôzne výsledky, ktoré môžu za odlišných svetelných podmienok spôsobovať farebné nezrovnalosti. Táto práca navrhuje metódu na obmedzenie procesu spektrálneho upliftingu. Presne povedané, preddefinované mapovania z RGB hodnôt na ich spektrálne reprezentácie sú zachované a zvyšok RGB gamutu je vierohodne konvertovaný. Na to, aby sme posúdili správnosť tejto techniky, ju implementujeme a evaluujeme v spektrálnom rendereri. Obrázky konvertované našou metódou vykazujú v porovnaní s pôvodnými textúrami minimálne nezrovnalosti.
|
|
|
Simulace formování obrazu v elektronovém mikroskopu pomocí sledování elektronů
Mikuš, Pavel ; Iser, Tomáš (vedoucí práce) ; Vorba, Jiří (oponent)
Kryoelektronová mikroskopie (cryo-EM) je rozvíjející se obor umožňující zobrazování molekul s rozlišením v řádech pikometrů. Snímky se získávají vystřelováním elektronů skrz vzorky molekul a detekcí rozptýlených elektronů. Z těchto dat lze následně zrekon- struovat 3D tvar molekul. V současné době je simulování tvorby snímku z cryo-EM založeno buď na naivních absorpčních modelech nebo na aplikaci komplikované vlnové funkce. V této práci zkoumáme možnost simulace snímku z cryo-EM pomocí trasování elek- tronů s využitím Monte Carlo přístupu. Kombinací algoritmu delta-tracking s funkcí elektronového pružného diferenciálního průřezu a s Rutherfordovými vzorci odvozujeme dva Monte Carlo estimátory. Tyto modely jsou dále implementovány ve vysoce výkon- ném prostředí C ++ / CUDA a porovnány s jinými běžně používanými modely. Naše simulované snímky vykazují značnou podobnost se známým vlnovým multislice mod- elem. Kvalitu naší simulace dále analyzujeme porovnáním s daty z reálných měření. Oba naše navrhované modely dosahují významně vyšších hodnot normalizované ko- relace s těmito daty než nejběžněji používaný absorpční model. Tato práce jednoznačně prokazuje použitelnost částicové simulace snímků z elektronového mikroskopu s využitím Monte Carlo přístupu a poskytuje intuitivní náhled do složitých procesů v...
|
|
|
Known-item search in image datasets using simple color sketches
Dräxler, Peter ; Lokoč, Jakub (vedoucí práce) ; Iser, Tomáš (oponent)
S narůstajícím množstvím multimediálního obsahu narůstá důležitost dostupnosti kva- litních nástrojů pro vyhledávání. Bez vhodných vzorových dotazů je náročné vyhodnotit kvalitu jakéhokoliv vyhledávacího algoritmu. V této práci se věnujeme vyhledávání zná- mého obrázku v databázi. Popisujeme experiment, při kterém bylo shromážděných 2 500 jednoduchých barevných nákresů od reálných uživatelů. Pomocí těchto nákresů vyhodno- cujeme přesnost, s jakou si je uživatel schopen zapamatovat barvy na obrázku. Získaná data použijeme k vyhodnocení přesnosti různých vyhledávacích modelů. Součástí práce je i webová aplikace, která umožňuje vyhledávat v obrázcích. 1
|
|
|
Dimensional measurements from a limited set of X-ray projections
Iser, Tomáš ; Horáček, Jan (vedoucí práce) ; Křivánek, Jaroslav (oponent)
V moderní nedestruktivní kontrole kvality ve výrobním procesu často využí- váme výpočetní tomografii z rentgenových snímků, což umožňuje měřit i obtížně dostupné rozměry. Bohužel, taková měření vyžadují stovky nebo i tisíce kalibro- vaných rentgenových projekcí, jejichž získávání je velmi pomalé a může zpomalo- vat celou kontrolu kvality. I v nejnovějších výzkumech je stále zapotřebí desítek nebo stovek projekcí. V této práci se zabýváme jednak fyzikou a technologiemi rentgenového zobrazování, jednak existujícími pracemi na toto téma, a dále na- vrhujeme zcela novou metodu pro nedestruktivní měření rozměrů z omezeného množství rentgenových projekcí. Naše metoda nevyužívá výpočetní tomografii, namísto toho formulujeme měření rozměrů jako minimalizační problém, v němž porovnáváme náš parametrický model vůči reálným snímkům. Kompletně navr- hujeme celý proces, včetně parametrizace měřených objektů, kalibrace materiálu, simulace a hierarchické optimalizace. Naši metodu jsme plně implementovali a její přesnost a opakovatelnost výsledků jsme ověřili na skutečných rentgenových snímcích skutečných objektů. K dosažení přesnosti v řádu desítek nebo stovek mi- krometrů, což je téměř porovnatelné s výpočetní tomografií, stačilo využít pouze dvě nebo tři referenční projekce. Takové výsledky jsou velmi významné pro kon-...
|
|
|
Real-Time Light Transport in Analytically Integrable Participating Media
Iser, Tomáš ; Elek, Oskár (vedoucí práce) ; Horáček, Jan (oponent)
Zaměřením práce je vykreslování scén v reálném čase v opticky aktivních mé- diích, např. v mlze. Tato média významně ovlivňují vzhled vykreslované scény. Jedná se tedy o důležitý problém, jehož fyzikálně přesné řešení však vyžaduje výpočetně náročnou simulaci velkého množství interakcí mezi světlem a části- cemi média, zejména při simulování vícenásobných rozptylů. Stávající přístupy pro výpočty v reálném čase jsou většinou založené na empirických metodách, si- mulují jen jednou rozptýlené světlo nebo uvažují pouze homogenní média. Tato práce stručně přibližuje tyto přístupy a následně představuje zdokonalenou me- todu pro simulaci vícenásobných rozptylů v reálném čase v kvazi-heterogenních médiích. K tomuto účelu využívá analyticky integrovatelné funkce hustoty a efek- tivní filtrování v MIP mapách s technikami pro minimalizaci nedílných vizuálních nepřesností. Řešení bylo implementováno a vyhodnoceno v kombinované CPU / GPU aplikaci. Výsledná vysoce paralelní metoda dosahuje dobré vizuální věrnosti a dokáže zpracovat jeden snímek za pouhých několik milisekund.
|
host ::
RSS.