Diseño y resolución de prácticas para el laboratorio de televisión 3 d

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Diseño y resolución de prácticas para el laboratorio de televisión 3 d

  1. 1. Diseño y Resolución de Prácticas para el Laboratorio de Televisión 3D Proyecto de Fin de Carrera Mario Barrios de Haro
  2. 2. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  3. 3. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  4. 4. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D
  5. 5. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D MINOLI, Daniel. 3D Television (3DTV) Technology, Systems, and Deployment. Rolling Out the Infrastructure for Next-Generation Entertainment.
  6. 6. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D Estudio Laboratorio • Cámara de video JVC Everio GS-TD1 3D Full HD. • Televisor PANASONIC Viera TX-P42VT20E. • Sistema de gafas NVIDIA 3D VISION y monitor 3D.
  7. 7. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D Estudio Laboratorio Desarrollo de Prácticas  3 Prácticas
  8. 8. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Desconocimiento de área  Estudio 3D Estudio Laboratorio Desarrollo de Prácticas  3 Prácticas Redacción de la Memoria
  9. 9. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Etapas de Desarrollo y Tiempos Tiempo efectivo: 8-9 meses aprox.
  10. 10. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Marco Histórico y Estado del Arte 1893: W.Friese: Estereoscopio 1929: E. Land Lámina Polaroid 1952: “Bwana Devil” 1º film Polaroid Época Anaglífica 2ºGM 1890 1915: 1º Film Anaglífico 1970: Multiplexión Horizontal Época Polaroid Época Polaroid 1960 1936: Polaroid en film 3D 1990: IMAX Shutter Glasses 2008: TV 3D Al hogar 2010: 1º Film 3D Bajo Demanda Época de Mejoras Tecnológicas 1960: Multiplexión 1985: Cines IMAX 2003: Film Digital 3D Vertical Angulo Visión 2009: Avatar 2012
  11. 11. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Proyectadas 3 Fases de Desarrollo: Fase 1: Frame Compatible (2011) Fase 2a: Servicio Compatible (2012) Fase 2b: Frame Compatible Compatible (+2013)
  12. 12. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Fase 1: Frame Compatible (Feb-2011) Display interpreta contenido 3D
  13. 13. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Fase 2a: Servicio Compatible (Jun-2012) Conclusiones
  14. 14. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Marco Histórico y Estado del Arte Estado del Arte Conclusiones
  15. 15. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  16. 16. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Estereovisión ¿Qué es? Estereopar: Conclusiones
  17. 17. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Paralaje Conclusiones
  18. 18. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Paralaje Conclusiones
  19. 19. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Paralaje Problema de la acomodación del ojo: Conclusiones
  20. 20. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  21. 21. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Tecnologías 3D disponibles: Sistemas Anaglíficos Sistemas Pasivos Sistemas Activos Sistemas Autoestereoscópicos Conclusiones
  22. 22. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Anaglíficos Fundamento: Imágenes I/D con filtros de color superpuestas
  23. 23. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Anaglíficos Técnicas de color: Rojo-Cyan Rojo-Azul Rojo-Verde Verde-Magenta Conclusiones
  24. 24. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Anaglíficos Fantasmas Problemas Color Distancias Focales Conclusiones
  25. 25. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Anaglíficos Fantasmas Problemas Color Distancias Focales Conclusiones
  26. 26. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Pasivos Fundamento: Gafas sin electrónica con filtros polarizados Ventajas: Coste gafas Nula fatiga ocular
  27. 27. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Activos Fundamento: Gafas con electrónica de oclusión temporal
  28. 28. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Sistemas Autoestereoscópicos Fundamento: Sin necesidad de gafas Hay dos tipos: Lentes Lenticulares Barreras de Paralaje Conclusiones
  29. 29. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Autoestereoscópicos Lentes Lenticulares Lenticular = forma de lenteja Las lentes direccionan la luz a cada ojo Problema del punto exacto
  30. 30. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Conclusiones Sistemas Autoestereoscópicos Barreras de Paralaje Barrera = Rejilla de cristal líquido
  31. 31. 1 Introducción 2 Fundamentos de la Ciencia Visual 3 Aplicación de la Ciencia Visual a la 3DTV 4 Diseño y Resolución de Prácticas 5 Conclusiones
  32. 32. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Estructura Global Objetivos: Declaración de intenciones Trabajo Previo: Lectura sobre temas de importancia Trabajo Posterior: Memoria a realizar tras la práctica Desarrollo: Cuerpo de la práctica
  33. 33. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Práctica 1 Objetivos: Acercar al alumno a conceptos básicos de 3D Trabajo Previo: Lectura de conceptos básicos 3D Trabajo Posterior: Memoria de práctica + 2 tecnologías 3D Desarrollo: Pruebas de cámara en tiempo real Paralaje a fondo ZOOM 3D
  34. 34. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 1 Desarrollo: Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones
  35. 35. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Práctica 2 Objetivos: Conocer técnicas de compresión en 3DTV Trabajo Previo: Multiplexión espacial (estereogramas) 2D+Delta Video+Depth Frame Compatible – Servicio Compatible Funciones MATLAB Trabajo Posterior: Memoria de práctica + futuras tecnologías Desarrollo: Código MATLAB de compresores 2 Vídeos de partida  1 Video Comprimido
  36. 36. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Columnas Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando columnas alternas Funcion Principal: La MISMA para todos los compresores clear all; % Creamos los manejadores de video %--------------------------------MANEJADOR_I = VideoReader('Flor_I.avi'); MANEJADOR_D = VideoReader('Flor_D.avi'); ESCRITOR = VideoWriter ('Resultado.avi'); numFrames = get(MANEJADOR_I, 'numberOfFrames'); % Se leen los frames del video %----------------------------vidFrames_I = read(MANEJADOR_I, [1 numFrames]); vidFrames_D = read(MANEJADOR_D, [1 numFrames]); Sólo cambia la llamada al compresor
  37. 37. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Compresión por Columnas % Creamos una estructura de video. Los frames se almacenan en el campo CDATA, de tamaño Alto x Ancho x 3RGB x Numero de frames %----------------------------------------------for k = 1 : numFrames mov_I(k).cdata = vidFrames_I(:,:,:,k); mov_I(k).colormap = []; mov_D(k).cdata = vidFrames_D(:,:,:,k); mov_D(k).colormap = []; end % Aplicamos a cada frame la compresion requerida -------------------------------------for i = 1 : numFrames FRAME_I = mov_I(i).cdata; FRAME_D = mov_D(i).cdata; stereo(i).cdata = Compresioncol (FRAME_I, FRAME_D); stereo(i).cdata = uint8(stereo(i).cdata); stereo(i).colormap = []; end Conclusiones % Grabamos el archivo de video resultante %---------------------------------------open (ESCRITOR); writeVideo (ESCRITOR, stereo); close (ESCRITOR); % Mostramos las imágenes I y D comprimidas %----------------------------------------hf = figure; set(hf, 'position', [400 150 MANEJADOR_I.Width MANEJADOR_I.Height]); for i=1:5 movie(hf, stereo, 1, MANEJADOR_I.FrameRate); end close all;
  38. 38. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Columnas Compresor: % Esta función toma frames por separado de cada lado y los comprime por columnas, unificando los resultados en un nuevo frame llamado 'stereo' %------------------------------------function stereo = Compresioncol(FRAME_I, FRAME_D) % FRAME %Esta es la imagen original. Cada pixel son 3 números RGB en fila; hay el triple de columnas por tanto. % Eliminar Columnas alternas %-------------------------IMI = FRAME_I; IMD = FRAME_D; [nf,nc] = size (IMI); ncc = ceil(nc/3); stereo = [nf, ncc, 3]; k=1; for ii=1:2:nc/3 for j=1:nf stereo(j,k,1)=IMI(j,ii,1); stereo(j,k,2)=IMI(j,ii,2); stereo(j,k,3)=IMI(j,ii,3); end k=k+1; end for ii=2:2:nc/3 for j=1:nf stereo(j,k,1)=IMD(j,ii,1); stereo(j,k,2)=IMD(j,ii,2); stereo(j,k,3)=IMD(j,ii,3); end k=k+1; end
  39. 39. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Columnas Flor_I.avi Resultado.avi Código MATLAB Flor_D.avi
  40. 40. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Filas Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando filas alternas Compresor: function stereo = Compresionfilas(FRAME_I, FRAME_D) % FRAME %Esta es la imagen original Cada pixel son 3 numeros RGB en fila; hay el triple de columnas por tanto. %Eliminar filas alternas [nf,nc] = size (FRAME_I); nfc = ceil (nf/2); stereo = [nfc , nc*2, 3]; %Crea Matriz comprimida en filas j=1; for i=1:2:nf for k=1:nc/3 stereo(j,k,1) = FRAME_I (i,k,1); stereo(j,k,2) = FRAME_I (i,k,2); %Se copian los valores RGB stereo(j,k,3) = FRAME_I (i,k,3); end j=j+1; %alternas de la original end j=1; for i=2:2:nf for k=1:nc/3 stereo(j,k+nc/3,1) = FRAME_D (i,k,1); stereo(j,k+nc/3,2) = FRAME_D (i,k,2); %Se copian los valores RGB stereo(j,k+nc/3,3) = FRAME_D (i,k,3); end j=j+1; %alternas de la original end
  41. 41. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Filas Flor_I.avi Flor_D.avi Código MATLAB Resultado.avi
  42. 42. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Quincunx Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno eliminando diagonales alternas Compresor: function stereomix = mixQX (FRAME_I, FRAME_D) stereomix = FRAME_D; [nf,nc] = size (FRAME_D); % Superponemos un imagen izquierda sobre for i=1:2:nc/3 for j=1:2:nf stereomix stereomix stereomix end end mallado Quincunx de la la derecha. (j,i,1) = FRAME_I (j,i,1); (j,i,2) = FRAME_I (j,i,2); (j,i,3) = FRAME_I (j,i,3); for i=2:2:nc/3 for j=2:2:nf stereomix (j,i,1) = FRAME_I (j,i,1); stereomix (j,i,2) = FRAME_I (j,i,2); stereomix (j,i,3) = FRAME_I (j,i,3); end end
  43. 43. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por Quincunx Flor_I.avi Resultado.avi Código MATLAB Flor_D.avi Superpuestas para valorar tasa binaria
  44. 44. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por 2D + Delta Objetivo: Introducir dos fotogramas en el espacio de uno, transmitiendo el fotograma izquierdo y el fotograma Delta Compresor function stereo = CompresionDelta (FRAME_I, FRAME_D) % FRAME %Esta es la imagen original %Cada pixel son 3 numeros RGB en fila %hay el triple de columnas por tanto. DELTA = FRAME_D - FRAME_I; [nf, nc] = size (FRAME_D); for i=1:nf for j=1:nc/3 stereo (i,j,1) = FRAME_I (i,j,1); stereo (i,j,2) = FRAME_I (i,j,2); stereo (i,j,3) = FRAME_I (i,j,3); end for j=1:nc/3 stereo (i,j+nc/3,1) = DELTA (i,j,1); stereo (i,j+nc/3,2) = DELTA (i,j,2); stereo (i,j+nc/3,3) = DELTA (i,j,3); end end
  45. 45. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Compresión por 2D + Delta Flor_I.avi Flor_D.avi Código MATLAB Resultado.avi No hay compresión espacial
  46. 46. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 2 Conclusiones Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones
  47. 47. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Práctica 3 Objetivos: Experimentar modificaciones en entornos 3D Trabajo Previo: Tutorial Bryce 7.1 Paralaje Sistemas Anaglíficos, Activos, Pasivos y Autoestereoscópicos Trabajo Posterior: Memoria de práctica + Predicción de Futuro Desarrollo: Crear Entorno 3D Anaglifo y estereograma autoestereoscópico Modificaciones 3D
  48. 48. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Creación del Entorno 3D Herramienta Bryce 7.1 Conclusiones
  49. 49. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Obtención de Estereograma Autoestereoscópico Dos capturas separadas Imagen Derecha Imagen Izquierda
  50. 50. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Obtención de Estereograma Autoestereoscópico clear all; IMI = imread ('Imagen I.bmp'); IMD = imread ('Imagen D.bmp'); %Eliminar Columnas alternas [nf,nc] = size (IMI); ncc = ceil(nc/3); IMmod = [nf , ncc, 3]; IMmod = IMD; for i=1:2:nc/3 for j=1:nf IMmod(j,i,1)=IMI(j,i,1); IMmod(j,i,2)=IMI(j,i,2); IMmod(j,i,3)=IMI(j,i,3); end end %Representamos la imagen comprimida: figure(); IMmod=uint8(IMmod); image(IMmod); imwrite (IMmod, 'Imagen Modificada.bmp');
  51. 51. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Creación del Entorno 3D Obtención de Estereograma Autoestereoscópico Código MATLAB Conclusiones
  52. 52. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Obtención de Anaglifo: %Funcion principal clear all; Izq = imread ('Imagen I.bmp'); Der = imread ('Imagen D.bmp'); [ROJO, AZUL] = Colores (Izq, Der); Mallado_qx (ROJO, AZUL); %Funcion que asigna una escala de rojos y %azules a segun que imagen. function [ROJO, AZUL] = Colores (Izq, Der); ROJO = Der; AZUL = Izq; [nf, nc] = size (ROJO); for i=1:nf for j=1:nc/3 ROJO(i,j,1) = ROJO (i,j,1); ROJO(i,j,2) = 0; ROJO(i,j,3) = 0; end end for i=1:nf for j=1:nc/3 AZUL(i,j,1) = 0; AZUL(i,j,2) = AZUL (i,j,2); AZUL(i,j,3) = AZUL (i,j,3); end end AZUL = uint8 (AZUL); ROJO = uint8 (ROJO); figure(); image (ROJO); figure(); image (AZUL); imwrite (ROJO, 'rojo.bmp'); imwrite (AZUL, 'azul.bmp');
  53. 53. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Creación del Entorno 3D Obtención de Anaglifo: Mallado_qx Conclusiones
  54. 54. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side)
  55. 55. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side) Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje
  56. 56. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side) Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje Imágenes demasiado dispares
  57. 57. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Práctica 3 Aplicación de Ciencia Visual a 3DTV Diseño y Resolución de Prácticas Conclusiones Creación del Entorno 3D Modificaciones del Entorno 3D Intercambio izquierda-derecha (side by side) Mover objetos lejanos y cercanos: efecto en el paralaje Imágenes demasiado dispares Acomodación del ojo
  58. 58. Introducción Fundamentos de la Ciencia Visual Aplicación de Ciencia Diseño y Resolución de Visual a 3DTV Prácticas Elección del Proyecto Atracción por la temática Aprendizaje desde cero Libertad y creatividad Conclusiones
  59. 59. Gracias por su atención

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