Мощное программное средство, способное точно моделировать процесс захвата света камерами, может помочь сделать более доступным процесс разработки новых систем визуализации для использования в космосе.
Доктор Джордж Брайдон из Университета Глазго разработал инструмент с открытым исходным кодом под названием SIMply, который доступен для бесплатного скачивания в онлайн-репозитории GitHub.
Цели и возможности SIMply
SIMply стремится предоставить учёным и инженерам лёгкий доступ к уровню сложного моделирования изображений, который традиционно был доступен только крупным корпорациям или другим хорошо финансируемым научно-исследовательским организациям, имеющим доступ к специализированным инструментам.
Инструмент способен виртуально моделировать взаимодействие между светом, поверхностями, линзами и датчиками, демонстрируя возможности широкого спектра систем камер. Это помогает исследователям проверить работоспособность прототипов ещё до перехода к разработке аппаратного обеспечения.
SIMply использует сложные методы трассировки лучей и физического моделирования для точного рендеринга сцен на основе данных, предоставленных пользователем. Он может имитировать шум, создаваемый датчиками камеры, и воспроизводить произвольные проекции линз, от точечного отверстия и «рыбий глаз» до панорамных сканирующих камер.
Проверка точности SIMply
В новой статье, опубликованной в журнале Space: Science & Technology, доктор Брайдон показывает, как он проверил способность SIMply точно моделировать фотографии из космоса, сравнив созданные им симуляции с изображениями, сделанными космическими аппаратами реальных внеземных поверхностей.
Он использовал трёхмерные данные высокого разрешения, собранные предыдущими миссиями на Луну, астероид Итокава и комету 67P/Чурюмова-Герасименко, чтобы создать подробные симуляции света, отражённого от их поверхностей и захваченного бортовыми камерами космических аппаратов.
В статье доктор Брайдон использовал анализ физической яркости и особенностей смоделированных изображений, чтобы продемонстрировать, что SIMply способен создавать смоделированные изображения, которые точно воспроизводят реальные фотографии при достаточном качестве входных данных.
Доступность и перспективы использования
Доктор Брайдон, научный сотрудник Университета Глазго, сказал: «Ранние этапы разработки SIMply начались во время моей докторской диссертации, когда я понял, что не существует свободно доступных инструментов, которые могли бы помочь мне смоделировать новые камеры для космических аппаратов».
«Крупные компании, работающие над разработкой камер, имеют доступ к широкому спектру мощных инструментов, потому что у них есть ресурсы для создания собственного программного обеспечения, но эти инструменты остаются закрытыми и недоступными для других исследователей».
«Моя цель при полной разработке SIMply с использованием языка программирования Python заключалась в том, чтобы создать инструмент, который был бы широко доступен для исследователей в области планетарных наук и проектирования космических аппаратов. Он доступен для бесплатного использования всем: от студентов университетов до инженеров в малых и средних предприятиях, у которых есть отличные идеи, но которые в противном случае не имеют доступа к ресурсам, необходимым для полноценного моделирования их потенциала в программном обеспечении».
«Статья ясно показывает, насколько полезной может быть SIMply для космических приложений, где стоимость разработки аппаратного и программного обеспечения настолько высока, что существует реальная выгода от использования быстрого и бесплатного моделирования изображений для поддержки проектирования и тестирования. Я надеюсь, что предоставление SIMply в свободном доступе и с открытым исходным кодом позволит другим использовать его для своих исследовательских и опытно-конструкторских проектов и способствовать появлению новых возможностей визуализации».
Перспективы использования SIMply
Хотя статья посвящена способности SIMply моделировать планетарные поверхности, сложное моделирование может сделать его полезным для широкого спектра приложений в разработке компьютерного зрения. Доктор Брайдон считает, что инструмент может найти применение при разработке камер для использования в беспилотных автомобилях или для технологий отслеживания мяча в таких видах спорта, как футбол, гольф или теннис.
В настоящее время он работает над добавлением дополнительных моделей камер и улучшением функциональных возможностей SIMply, а также над улучшением сопроводительной документации, чтобы помочь новым пользователям внедрить технологию в свои проекты.
SIMply в настоящее время поддерживает совместные исследования доктора Брайдона и доктора Дивьи Персо из Школы географических и земных наук Университета Глазго, сочетая планетарную геологию с моделированием систем камер для разработки новых методов визуализации для изучения поверхности планет.
Предоставлено Университетом Глазго.