Denk aan het geweldige beeld van een lawine op Mars in 2008, vastgelegd door de HiRISE-camera op de Mars Reconnaissance Orbiter? Bernhard Braun van UnmannedSpaceflight.com heeft nu verschillende 3D-weergaven van het evenement gemaakt, met nooit eerder geziene observaties vanaf de grond met behulp van speciale software die hij heeft ontwikkeld en die driedimensionale beelden kan maken van één tweedimensionaal beeld. Normaal gesproken heeft u voor het maken van een 3D-afbeelding minimaal twee afbeeldingen nodig, of u moet afbeeldingen combineren met gegevens van een instrument zoals een laserhoogtemeter. Maar Braun's fotoclinometrische 3D-reconstructiealgoritme met één beeld, ook wel bekend als 'vorm van schaduw', maakt het mogelijk om de vorm van driedimensionale objecten te herstellen van schaduw in een tweedimensionaal beeld. Braun vertelde Space Magazine dat sinds de ontwikkeling van de software een van de gebieden die hij vanaf de grond wilde bezoeken, de beroemde stoflawine is die live in actie is genomen door HiRISE. Zijn beelden geven een geheel nieuwe - en verbluffende - kijk op Mars.
Braun zei dat de software nuttig is om naar verschillende interessegebieden te kijken, in het bijzonder waar we nog geen andere (dat wil zeggen op stereobeeld gebaseerde) gedetailleerde 3D-reconstructies hebben. Eerder hebben we 3D-films op Space Magazine getoond die Doug Ellision en anderen van UnmannedSpaceflight.com hebben gemaakt van HiRISE DEM's (Digitial Elevation Models), een raster of rasterbestand dat hoogtewaarden op regelmatig gespreide punten of berichten beschrijft . HiRISE DEM's zijn gemaakt van twee afbeeldingen met een hoge resolutie van hetzelfde gebied, genomen vanuit verschillende kijkhoeken door het ruimtevaartuig. De mensen van HiRISE zeggen dat het maken van een DEM gecompliceerd is en geavanceerde software en veel tijd kost, zowel rekentijd als manuren.
Maar de software van Braun (hoewel het hem behoorlijk wat tijd kostte om te ontwikkelen) zorgt voor een gematigde verwerkingstijd, ongeveer 15 minuten per afbeelding met een gemiddelde resolutie, met ongeveer 2 gigabyte geheugen. Er werd ook geen textuur of extra kleur / schaduw toegepast bij het renderen van het oppervlak en elk zichtbaar detail is echt 3D tot op pixelniveau.
Maar Braun denkt niet dat zijn methode op een of andere manier 'superieur' is aan de inspanningen van het HiRISE-team.
'Integendeel', vertelde hij me via e-mail. “Traditioneel worden single-image shape-from-shading-methoden zoals degene die ik heb ontwikkeld, beschouwd als een mooie aanvulling op de multi-image (stereo) -methoden omdat de zwakke punten van één methode (grootschalige vervormingen in single-image-methoden versus minder detailresolutie bij multi-beeldmethoden) is de kracht van de ander. Ook zijn de officiële HiRISE DEM's over het algemeen nauwkeuriger in het exact reproduceren van absolute terreinhoogten (ook met behulp van op hoogtemeter gebaseerde kalibratie), wat belangrijk is voor wetenschappelijk gebruik, terwijl mijn DEM's minder goed zijn gekalibreerd omdat ze voornamelijk bedoeld zijn voor visualisatiedoeleinden. ”
Het belangrijkste voordeel van de methode met één afbeelding is dat deze kan worden gebruikt op bijna willekeurige afbeeldingen van gebieden waar nog geen 3D-dekking is, zoals het vastleggen van een gebeurtenis als een lawine.
“In zekere zin opent het de deur naar een geheel nieuwe kijk op grote bestaande 2D-alleen datasets, zei Braun. "Momenteel werk ik bijvoorbeeld aan een uitbreiding van de methode naar radarbeelden voor 3D-reconstructies met hoge resolutie van de Venus Magellan-datasets met de hoogste resolutie."
De softwaremethode van Braun kan meer als een kunstvorm worden beschouwd.
"Ik zie mijn software en algoritmen niet zozeer als een wetenschappelijk meetinstrument," vertelde Braun me in een e-mail, "maar meer als een hulpmiddel voor visualisatie dat een beetje artistieke licentie achterlaat, een graad in vrijheid van interpretatie, dwz de middelen voor het creëren van sfeerbeelden en het zijn die beelden die het echte "publiceerbare eindproduct" van het hele proces zijn. De algoritmen en software zijn bij wijze van spreken slechts het 'schilderspenseel en schildersezel' of de virtuele camera van de fotograaf. "
Emily Lakdawalla heeft fantastisch werk geleverd door het waarom en het hele proces in het Planetary Society Blog uit te leggen: (ga daarheen als je een meer gedetailleerde beschrijving wilt) 'Stel je een verfrommeld stuk papier voor dat wordt verlicht door een schijnwerper. Facetten van het verfrommelde papier die loodrecht op de spot staan, zullen het helderst lijken; facetten die van de spot zijn weggekanteld, worden donker. Als je aanneemt dat alles op de foto licht op dezelfde manier weerkaatst, dan kun je aan het albedo of de helderheid zien of het naar de lichtbron toe of van de lichtbron af is gekanteld. "
Hierboven is de originele afbeelding van HiRISE. Denk er bij het bekijken van deze afbeeldingen aan dat deze specifieke steile helling op Mars een hoge klif is van meer dan 700 m hoog en hellingen van meer dan 60 graden. Een mengsel van ijs, steen en stof is te zien, bevroren in de tijd, terwijl het de helling afdaalt en een stofpluim uitwerpt terwijl het puin zich begint te nestelen op de zachte helling onderaan de klif. De uitgeworpen wolk is ongeveer 180 meter breed en reikt ongeveer 190 meter voorbij de voet van de klif.
Braun vertelde ons dat hij aan een aantal nieuwe afbeeldingen werkt die we binnenkort met u willen delen, en we danken hem dat hij ons toestaat de lawinebeelden op Space Magazine te plaatsen.
Volg deze link om de volledige galerij van Braun met prachtige 3D-kleurenweergave van de lawine in kleur te bekijken, afgeleid van het oorspronkelijk gepubliceerde HiRISE-beeld, weergegeven onder verschillende kijkposities en lichtbronrichtingen.
