Procedural Modeling and Physically Based Rendering for Synthetic Data Generation in Automotive Applications

We present an overview and evaluation of a new, systematic approach for generation of highly realistic, annotated synthetic data for training of deep neural networks in computer vision tasks. The main contribution is a procedural world modeling approach enabling high variability coupled with physically accurate image synthesis, and is a departure from the hand-modeled virtual worlds and approximate image synthesis methods used in real-time applications. The benefits of our approach include flexible, physically accurate and scalable image synthesis, implicit wide coverage of classes and features, and complete data introspection for annotations, which all contribute to quality and cost efficiency. To evaluate our approach and the efficacy of the resulting data, we use semantic segmentation for autonomous vehicles and robotic navigation as the main application, and we train multiple deep learning architectures using synthetic data with and without fine tuning on organic (i.e. real-world) data. The evaluation shows that our approach improves the neural network's performance and that even modest implementation efforts produce state-of-the-art results.Comment: The project web page at http://vcl.itn.liu.se/publications/2017/TKWU17/ contains a version of the paper with high-resolution images as well as additional materia

Особенности подготовки врачей на цикле специализации по специальности «Инфекционные болезни»

МЕДИЦИНСКИЕ УЧЕБНЫЕ ЗАВЕДЕНИЯОБРАЗОВАНИЕ МЕДИЦИНСКОЕСТУДЕНТЫ МЕДИЦИНСКИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙПОДГОТОВКА ВРАЧЕЙСПЕЦИАЛИЗАЦИЯИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗН

Стенд для проведения вибродиагностики двигателя

Материалы III Респ. науч.-метод. конф., Гомель, 31 окт.–1 нояб. 2013 г

Physically Based Rendering of Synthetic Objects in Real Environments

This thesis presents methods for photorealistic rendering of virtual objects so that they can be seamlessly composited into images of the real world. To generate predictable and consistent results, we study physically based methods, which simulate how light propagates in a mathematical model of the augmented scene. This computationally challenging problem demands both efficient and accurate simulation of the light transport in the scene, as well as detailed modeling of the geometries, illumination conditions, and material properties. In this thesis, we discuss and formulate the challenges inherent in these steps and present several methods to make the process more efficient. In particular, the material contained in this thesis addresses four closely related areas: HDR imaging, IBL, reflectance modeling, and efficient rendering. The thesis presents a new, statistically motivated algorithm for HDR reconstruction from raw camera data combining demosaicing, denoising, and HDR fusion in a single processing operation. The thesis also presents practical and robust methods for rendering with spatially and temporally varying illumination conditions captured using omnidirectional HDR video. Furthermore, two new parametric BRDF models are proposed for surfaces exhibiting wide angle gloss. Finally, the thesis also presents a physically based light transport algorithm based on Markov Chain Monte Carlo methods that allows approximations to be used in place of exact quantities, while still converging to the exact result. As illustrated in the thesis, the proposed algorithm enables efficient rendering of scenes with glossy transfer and heterogenous participating media.En av de största utmaningarna inom datorgrafik är att syntetisera, eller rendera, fotorealistiska bilder. Fotorealistisk rendering används idag inom många tillämpningsområden såsom specialeffekter i film, datorspel, produktvisualisering och virtuell verklighet. I många praktiska tillämpningar av fotorealistisk rendering är det viktigt att kunna placera in virtuella objekt i fotografier, så att de virtuella objekten ser verkliga ut. IKEA-katalogen, till exempel, produceras i många olika versioner för att passa olika länder och regioner. Grunden till de flesta bilderna i katalogen är oftast densamma, men symboler och standardmått på möbler varierar ofta för olika versioner av katalogen. Istället för att fotografera varje version separat kan man använda ett grundfotografi och lägga in olika virtuella objekt såsom möbler i fotot. Genom att på det här sättet möblera ett rum virtuellt, istället för på riktigt, kan man också snabbt testa olika möbleringar och därmed göra ekonomiska besparingar. Den här avhandlingen bidrar med metoder och algoritmer för att rendera fotorealistiska bilder av virtuella objekt som kan blandas med verkliga fotografier. För att rendera sådana bilder används fysikaliskt baserade simuleringar av hur ljus interagerar med virtuella och verkliga objekt i motivet. För fotorealistiska resultat kräver simuleringarna noggrann modellering av objektens geometri, belysning och materialegenskaper, såsom färg, textur och reflektans. För att de virtuella objekten ska se verkliga ut är det viktigt att belysa dem med samma ljus som de skulle ha haft om de var en del av den verkliga miljön. Därför är det viktigt att noggrant mäta och modellera ljusförhållanden på de platser i scenen där de virtuella objekten ska placeras. För detta använder vi High Dynamic Range-fotografi, eller HDR. Med hjälp av HDR-fotografi kan vi noggrant mäta hela omfånget av det infallande ljuset i en punkt, från mörka skuggor till direkta ljuskällor. Detta är inte möjligt med traditionella digitalkameror, då det dynamiska omfånget hos vanliga kamerasensorer är begränsat. Avhandlingen beskriver nya metoder för att rekonstruera HDR-bilder som ger mindre brus och artefakter än tidigare metoder. Vi presenterar också metoder för att rendera virtuella objekt som rör sig mellan regioner med olika belysning, eller där belysningen varierar i tiden. Metoder för att representera spatiellt varierande belysning på ett kompakt sätt presenteras också. För att noggrant beskriva hur glansiga ytor sprider eller reflekterar ljus, beskrivs också två nya parametriska modeller som är mer verklighetstrogna än tidigare reflektionsmodeller. I avhandlingen presenteras också en ny metod för effektiv rendering av motiv som är mycket beräkningskrävande, till exempel scener med uppmätta belysningsförhållanden, komplicerade  material, och volumetriska modeller som rök, moln, textiler, biologisk vävnad och vätskor. Metoden bygger på en typ av så kallade Markov Chain Monte Carlo metoder för att simulera ljustransporten i scenen, och är inspirerad av nyligen presenterade resultat inom matematisk statistik. Metoderna som beskrivs i avhandlingen presenteras i kontexten av fotorealistisk rendering av virtuella objekt i riktiga miljöer, då majoriteten av forskningen utförts inom detta område. Flera av de metoder som presenteras i denna avhandling är dock tillämpbara inom andra domäner, såsom fysiksimulering, datorseende och vetenskaplig visualisering

Compressive Image Reconstruction in Reduced Union of Subspaces

We present a new compressed sensing framework for reconstruction of incomplete and possibly noisy images and their higher dimensional variants, e.g. animations and light-fields. The algorithm relies on a learning-based basis representation. We train an ensemble of intrinsically two-dimensional (2D) dictionaries that operate locally on a set of 2D patches extracted from the input data. We show that one can convert the problem of 2D sparse signal recovery to an equivalent 1D form, enabling us to utilize a large family of sparse solvers. The proposed framework represents the input signals in a reduced union of subspaces model, while allowing sparsity in each subspace. Such a model leads to a much more sparse representation than widely used methods such as K-SVD. To evaluate our method, we apply it to three different scenarios where the signal dimensionality varies from 2D (images) to 3D (animations) and 4D (light-fields). We show that our method outperforms state-of-the-art algorithms in computer graphics and image processing literature.VP

HDR reconstruction for alternating gain (ISO) sensor readout

Modern image sensors are becoming more and more flexible in the way an image is captured. In this paper, we focus on sensors that allow the per pixel gain to be varied over the sensor and develop a new technique for efficient and accurate reconstruction of high dynamic range (HDR) images based on such input data. Our method estimates the radiant power at each output pixel using a sampling operation which performs color interpolation, re-sampling, noise reduction and HDR-reconstruction in a single step. The reconstruction filter uses a sensor noise model to weight the input pixel samples according to their variances. Our algorithm works in only a small spatial neighbourhood around each pixel and lends itself to efficient implementation in hardware. To demonstrate the utility of our approach we show example HDR-images reconstructed from raw sensor data captured using off-the shelf consumer hardware which allows for two different gain settings for different rows in the same image. To analyse the accuracy of the algorithm, we also use synthetic images from a camera simulation software.VP