Fotometrisches Stereo ist ein bildgebendes Verfahren, mit dem eine 3D-Darstellung einer Szene oder eines Objekts aus einer Reihe von Bildern erstellt wird, die unter unterschiedlichen Lichtverhältnissen aufgenommen wurden. Dabei werden die Schatten und Glanzlichter der Objekte in der Szene verglichen, die dann zur Konstruktion eines 3D-Modells verwendet werden können.
Das photometrische Stereosystem hat sich zu einer beliebten Technik entwickelt, da es qualitativ hochwertige 3D-Modelle mit geringen Rechenkosten liefert. Außerdem lassen sich damit Formen mit komplexen Reflexionseigenschaften rekonstruieren, z. B. glänzende und transparente Oberflächen.
Das photometrische Stereo basiert auf der Tatsache, dass die Lichtintensität einer Oberfläche vom Winkel der Lichtquelle und den Reflexionseigenschaften der Oberfläche abhängt. Durch die Aufnahme mehrerer Bilder einer Szene aus verschiedenen Winkeln und mit unterschiedlichen Lichtstärken kann die relative Tiefe der Szene bestimmt werden.
Das photometrische Stereosystem hat eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Computer Vision, 3D-Mapping und Gesichtserkennung. Darüber hinaus kann es verwendet werden, um Objekte aus Bildern zu rekonstruieren, z. B. Gesichter und Gebäude.
Obwohl das photometrische Stereosystem eine effektive Technik für die 3D-Rekonstruktion ist, hat es einige Grenzen. So ist sie beispielsweise durch die Anzahl der verfügbaren Bilder und die Genauigkeit der Lichtverhältnisse begrenzt. Außerdem ist sie empfindlich gegenüber Kamerarauschen.
Obwohl das Grundprinzip des photometrischen Stereosystems gleich bleibt, gibt es einige Varianten der Technik, die für bestimmte Anwendungen eingesetzt werden. So wird beispielsweise omnidirektionales photometrisches Stereo zur Rekonstruktion von Szenen mit komplexen Oberflächen verwendet, während multispektrales photometrisches Stereo zur Rekonstruktion von Szenen in mehreren Wellenlängen verwendet wird.
Das photometrische Stereo kann mit anderen 3D-Rekonstruktionstechniken verglichen werden, z. B. mit strukturiertem Licht und Stereosehen. Bei strukturiertem Licht werden Muster auf eine Szene projiziert, um die Tiefe zu bestimmen, während beim Stereosehen zwei Kameras verwendet werden, um die relative Tiefe von Objekten zu messen.
Für die Anwendung des photometrischen Stereosehens sind bestimmte Hardware- und Softwarekomponenten erforderlich. So ist beispielsweise eine Kamera mit einem hohen Dynamikbereich erforderlich, um die verschiedenen Lichtverhältnisse zu erfassen. Außerdem ist eine spezielle Software erforderlich, um die Bilder zu verarbeiten und das 3D-Modell zu erstellen.
Die photometrische Stereomethode ist eine leistungsfähige Technik, mit der aus einer Reihe von Bildern, die unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen aufgenommen wurden, hochwertige 3D-Modelle erstellt werden können. Obwohl sie durch die Anzahl der verfügbaren Bilder und die Genauigkeit der Beleuchtungsbedingungen begrenzt ist, ist sie dennoch eine nützliche Technik für Computer Vision, 3D-Mapping und Gesichtserkennungsanwendungen.
Bei der photometrischen Abtastung wird die Lichtintensität an verschiedenen Punkten der Oberfläche eines Objekts erfasst und dann aus diesen Daten ein dreidimensionales Bild des Objekts rekonstruiert. Mit diesem Verfahren kann ein dreidimensionales Modell eines Objekts erstellt werden, das in der Computergrafik oder im 3D-Druck verwendet werden kann, oder es wird ein digitales Bild erstellt, das bearbeitet oder analysiert werden kann.
Für die Durchführung von photometrischem Stereo sind mindestens drei Bilder erforderlich. Der Grund dafür ist, dass die photometrische Stereoskopie auf dem Prinzip der mit der Entfernung abnehmenden Lichtintensität beruht. Durch die Aufnahme von mindestens drei Bildern aus verschiedenen Winkeln kann der Algorithmus die Entfernung jedes Punktes von der Kamera berechnen und so eine 3D-Rekonstruktion der Szene erstellen.
Der Hauptunterschied zwischen Photometrie und Spektrum besteht darin, dass Photometrie ein Maß für die Lichtintensität in einer bestimmten Richtung ist, während Spektrum ein Maß für die Lichtintensität in Abhängigkeit von der Wellenlänge ist. Außerdem wird die photometrische Messung häufig zur Bestimmung der Beleuchtungsstärke verwendet, während das Spektrum zur Bestimmung der Lichtfarbe dient.
Unter Stereo versteht man in der Bildverarbeitung die Erstellung eines dreidimensionalen Bildes aus zwei oder mehr zweidimensionalen Bildern. Dazu werden zwei Bilder desselben Motivs aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen und kombiniert, um die Illusion von Tiefe zu erzeugen.
Die vier wichtigsten fotometrischen Größen sind Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke, Reflexionsgrad und Transmissionsgrad. Die Leuchtdichte ist das Maß für die Lichtmenge, die von einer Oberfläche ausgestrahlt oder reflektiert wird. Die Beleuchtungsstärke ist das Maß für die Lichtmenge, die auf eine Oberfläche fällt. Der Reflexionsgrad ist das Maß für die Lichtmenge, die von einer Oberfläche reflektiert wird. Der Transmissionsgrad ist das Maß für die Lichtmenge, die durch eine Oberfläche durchgelassen wird.