Vizuālā skaitļošana

Vizuālā skaitļošana ir vispārējs apzīmējums visiem datoru zinātņu tematiem par apstrādi ar attēlu un 3D modeļiem, t.i., datorgrafikas, attēlu apstrādes, vizualizācijas, virtuālās un papildinātās realitātes, video apstrādi, bet ietver arī aspektus kā tēlu atpazīšana, cilvēku un datoru mijiedarbība, mašīnu mācīšana un digitālās bibliotēkas. Pamata problēmas ir to iegūšana, apstrāde, analīze un sniedzot vizuālo informāciju (galvenokārt attēli un video). Aplikāciju jomas ietver ražošanas kvalitātes kontroles, medicīnas attēlu apstrādes un vizualizācijas, mērniecība, robotika, multimediju sistēmas, virtuālo mantojumu, specefekti, filmas un televīzija un datorspēles.

Vēsture un pārskats

Vizuālās skaitļošanas ir salīdzinoši nesen izdomāts termins, kas ieguva savu pašreizējo nozīmi 2005. gadā, kad nostiprinātās datoru zinātnes disciplīnas kā datorgrafikā, attēlu apstrādē, un citi pamanīja, ka vizuālās skaitļošanas metodes un programmas pārklājās vairāk un vairāk, tāpēc, tad bija nepieciešams jauns vispārējs termins. Daudzas izmantotās matemātiskās un algoritmiskās metodes, ir vienādas visās jomās, kas nodarbojas ar attēlu: attēlu formāti, filtrēšanas metodes, krāsu modeļi, attēlu metrikas un citi. Un arī programmēšanas metodes priekš grafikas aparatūras kā manipulācijas trikiem, lai apstrādātu lielus datus, mācību grāmatas un konferencēs.

Turklāt, aplikācijas, aizvien vairāk vajadzīga tehnikas no vairāk nekā vienas no šīm jomām vienlaikus. Lai radītu ļoti sīki izstrādātus modeļus ar sarežģītiem objektiem, ir nepieciešams attēlu atpazīšanā, 3D sensoru un, lai parādītu šos modeļus, ir vajadzīgi reālistiskie renderēšanas paņēmieni ar sarežģītu apgaismojuma simulāciju. Reāllaika grafika ir pamats izmantojamajai virtuālajai un papildinātas realitātes programmatūrai. Robotkontrolei nepieciešams objektu atzīšana tāpat kā tās vides modelis. Un visām ierīcēm (datoriem) ir nepieciešama ergonomiska grafiskā lietotāja saskarne.

Lai gan daudzas problēmas tiek uzskatītas par atrisināta zinātnieku kopienu sub-disciplīnas, kas veido vizuālās skaitļošanas (galvenokārt saskaņā ideālistiski pieņēmumi), viena no galvenajām problēmām, vizuālās skaitļošanas kopumā ir integrācija šīs daļējās risinājumus atbilstošajiem produktiem. Tas ietver nodarbošanos ar daudzām praktiskām problēmām, piemēram, izmantojot reālus datus (kas bieži vien ir kļūdaini un/vai ar gigantisku izmēru), un darbība no nepieredzējušiem lietotājiem. Šajā sakarā, Vizuālās skaitļošana ir vairāk nekā tikai summa par sub-disciplīnām, tas ir nākamais solis uz sistēmām, kas atbilstu reālajai izmantošanai visās jomās, izmantojot attēlus vai 3D objektus uz datora.

Vizuālās skaitļošanas disciplīnās

Šādas jomas ir ietvertas vizuālajā skaitļošanā.

• Datorgrafika un animācijas

Datorgrafika ir vispārīgs termins, priekš visām metodēm, kas rada attēlus izmantojot datoru. Lai pārveidotu objekta aprakstu uz jaukām bildēm sauc par Renderēšanu kas vienmēr ir kompromiss starp attēla kvalitāti un izpildes laiku.

• Attēlu analīze un datora redze

Metodes, kas var izmantot saturu ar informāciju no attēliem tiek sauktas par attēlu analīzes metodēm. Datoru redze ir spēja datoriem (vai robotiem) atpazīt savu vidi un to pareizi interpretēt.

• Vizualizācija un vizuālā analīze

Vizualizāciju izmanto, lai radītu attēlu, kas nosūta īsziņas. Dati var būt abstrakti vai tieš. Vizuālo analīzi apraksta disciplīnu interaktīvu vizuālu datu analīzei, aprakstīta arī kā "zinātne par analītisko domāšanu atbalsta ar interaktīvo vizuālo saskarni".

• Attēlu apstrādes un attēlu rediģēšanas

Atšķirībā no attēlu analīzes, attēlu apstrāde manipulē attēlus, lai radītu labākus attēlus. "Labāku" var būt ļoti atšķirīgas nozīmes, ievērojot attiecīgo programmu. Arī, tam ir jābūt diskriminētam no attēlu labošanas, kas raksturo interaktīvas manipulācijas ar attēliem, pamatojoties uz cilvēku validēšanu.

Atsauces

• Microsoft Research Group Visual Computing
• Visual Computing at NVidia
• Visual Computing Group at Harvard University
• Visual Computing Center at KAUST
• Applied Research in Visual Computing (Fraunhofer IGD)
• Institute of Visual Computing Arhivēts 2021. gada 16. aprīlī, Wayback Machine vietnē. (Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Sankt Augustin)
• VRVis Research Center for Virtual Reality and Visualisation (Vienna, Austria)