3-D Рим построен за день из 150 тыс. фото

Древний Рим строился не за один день. Около десятилетия ушло на Колизей и почти столетие, чтобы построить Собор Святого Петра. Но теперь город, включая эти исторические памятники, может быть оцифрован за очень короткое время. Новый компьютерный алгоритм, разработанный в Вашингтонском университете (University of Washington, UW), использует сотни тысяч фотографий, сделанных туристами, чтобы автоматически реконструировать целый город всего за день. Программное обеспечение – самое последнее из серии приложений UW для обработки цифровых изображений с постоянно растущими размерами, расположенных на веб-сайтах с открытым доступом. Цифровой Рим создан из 150 тыс. снимков, помеченных словами "Рим" и загруженных с популярного ресурса Flickr.

Компьютеры проанализировали каждое изображение и за 21 час собрали из них цифровую 3D-модель. С ней наблюдатель может совершить "полёт" над Римскими достопримечательностями – от Фонтана Треви к Пантеону и даже посмотреть на интерьер Сикстинской Капеллы. "Совместить эти массивные собрания изображений друг с другом было вызовом, - говорит доцент компьютерных наук и инженерии Самир Агарвал (Sameer Agarwal). – Даже если бы у нас было всё оборудование, которое можно было достать, реконструкция с использованием стольких фото заняла бы вечность". Ранняя версия технологии "сшивания" изображений известна как Photo Tourism. Она лицензирована в 2006 году компанией Microsoft, которая сейчас предлагает её в виде бесплатного приложения Photosynth. "С Photosynth и Photo Tourism мы в основном воссоздали отдельные исторические объекты. Теперь мы пробуем сделать то же с остальными частями города", - рассказывает соавтор проекта и доцент Корнельского Университета (Cornell University) Ноа Снэвели (Noah Snavely). В дополнение к Риму команда "построила" хорватский прибрежный город Дубровник, обработав 60 тыс. снимков менее чем за 23 часа, используя кластер из 350 компьютеров, а также Венецию из 250 тыс. фото за 65 часов, но с кластером из 500 машин. Многие историки видят в итальянском городе кандидата на сохранение в цифровом виде перед тем, как вода принесёт больше ущерба.

Переход от памятников архитектуры к городам – то есть от сотен снимков к сотням тысяч – нетривиальная задача. Предыдущие версии Photo Tourism сопоставляли каждое изображение с одним из остальных за один подход. Но с ростом их количества взрывным темпом увеличивается число сравнений как квадрат первого показателя. Обработка массива из 250 тыс. фото заняла бы по меньшей мере год на 500 компьютерах. На миллион фото потребовалось бы десятилетие. Однако новый код работает более чем в 100 раз быстрее, чем предыдущие версии ПО. Сначала алгоритм определяет наиболее совпадающие снимки и концентрируется на них. Также используются техники параллельных вычислений, позволяя выполнять программу одновременно на многих компьютерах, или даже удалённых серверах, подключённых к интернету. Новый код делает возможным осуществление более амбициозных проектов. "Если реконструкция города занимает несколько месяцев, это всё равно что построить Рим, - говорит профессор компьютерных наук UW Стив Сайтз (Steve Seitz). – Но с единицей времени в виде дня можно методически начинать работу над всеми городами и создавать их модели". Эта технология может воплотиться в онлайн-карты, которые предложат пользователям окунуться в виртуальную реальность. Программное обеспечение может автоматически строить города для видеоигр вместо ручной работы. В ближайшей перспективе код "Рим за день" может быть использован с Photo Tourism, Photosynth или другими приложениями, разработанными для визуализации моделей.