https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17031
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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aleksanderyacovenco.pdf | 6.38 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
Tipo: | Dissertação |
Título: | Directional light vector estimation from a virtual AR object and its 2D shadow mask |
Autor(es): | Yacovenco, Aleksander |
Primeiro Orientador: | Vieira, Marcelo Bernardes |
Co-orientador: | Silva, Rodrigo Luis de Souza da |
Membro da banca: | Maciel, Luiz Maurílio da Silva |
Membro da banca: | Machado, Alex Fernandes da Veiga |
Resumo: | Realidade Aumentada (RA) é uma tecnologia que permite mesclar ambientes virtuais e reais. Como RA trabalha com quadros de imagem 2D, é necessário encontrar um sistema de coordenadas ligado à perspectiva do observador, o que permite adicionar elementos 3D à cena 2D corretamente. Isso é comumente feito usando um marcador fiducial, um objeto plano conhecido que é marcado como a origem do sistema de coordenadas. Entretanto, encontrar esse sistema de coordandas não é o suficiente para criar um ambiente em que objetos virtuais são adicionados ao mundo real de forma totalmente imersiva. Existem problemas como lidar corretamente com oclusão, extensão do campo de visão, sombreamento, iluminação, dentre outros. Neste trabalho, o objetivo é lidar com o problema de iluminação. Este trabalho apresenta um novo método para inferir a principal fonte de luz em uma cena 3D, dadas apenas entradas 2D: uma imagem de câmera e uma estimativa grosseira de sombra. É proposto um algoritmo de duas etapas, em que a primeira etapa lida com as entradas e realiza uma estimativa inicial do vetor de luz, e a segunda etapa encontra o vetor que corresponde mais adequadamente à luz direcional real da cena, dadas as condições de contorno do sistema. Analisa-se a eficácia do método proposto para encontrar o vetor associado ao melhor máximo local dentro do espaço de busca definido. Os experimentos são realizados em ambientes virtuais e reais, e com diferentes níveis de controle sobre a cena e de informações conhecidas pelo sistema. Os resultados mostram que o método é capaz de encontrar o vetor 3D de luz direcional, bem como aprimorar a estimativa inicial grosseira da sombra. |
Abstract: | Augmented Reality (AR) is a technology that enables merging real and virtual environments. Since AR works with 2D image frames, a coordinate system from the viewer’s perspective must be set, therefore allowing the 3D virtual elements to be merged to the 2D picture correctly. This is commonly achieved by using a fiducial marker, a known planar object that is set as the origin of the new coordinate system. However, simply finding that coordinate system is not enough to create a scene where virtual objects are seamlessly merged to the real world. There are issues such as correctly handling occlusion, field of view, shading, lighting, and others. In this work, we aim to solve the lighting problem. This work presents a novel method for inferring the main directional light in a 3D scene, given only 2D inputs, namely a camera image and a rough shadow mask. A two stage algorithm is proposed, in which the first stage handles the inputs and makes an initial estimation for the light source, and the second and main stage finds the most suitable vector corresponding to the directional light, given the system constraints. We sample a search space around the initial estimation, to which the proposed algorithm is constrained, to measure the accuracy of our method in finding the vector associated with the global maximum value of that space. The experiments are made both in virtual and real environments, in scenes with different levels of control and known data. Results show that our method is capable of finding the 3D light vector from the 2D scene and enhancing the initial rough shadow input. |
Palavras-chave: | Realidade aumentada Estimativa de iluminação Reconstrução 3D Augmented reality Light estimation 3D reconstruction |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO |
Idioma: | eng |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Sigla da Instituição: | UFJF |
Departamento: | ICE – Instituto de Ciências Exatas |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto Attribution-ShareAlike 3.0 Brazil |
Licenças Creative Commons: | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17031 |
Data do documento: | 19-Dez-2024 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Ciência da Computação (Dissertações) |
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