Los Autoestereogramas como Alternativa para la Visualización de Información: Impacto de un Algoritmo en la Escena Codificada

Los Autoestereogramas como Alternativa para la Visualización de Información: Impacto de un Algoritmo en la Escena Codificada

\IEEEauthorblockNJonnathan Ramos Chaux\IEEEauthorrefmark1\IEEEauthorrefmark3, Lola Xiomara Bautista Rozo\IEEEauthorrefmark1\IEEEauthorrefmark4 y Arturo Plata Gómez\IEEEauthorrefmark2\IEEEauthorrefmark4 \IEEEauthorblockA\IEEEauthorrefmark1 Escuela de Ingeniería de Sistemas, Universidad Industrial de Santander
\IEEEauthorrefmark2Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander
Bucaramanga, Colombia
e-mail: \IEEEauthorrefmark3 jonnathan.ramos@correo.uis.edu.co, \IEEEauthorrefmark4 \(\{\) lxbautis, aplata \(\}\) @uis.edu.co

La capacidad de percibir visualmente tres dimensiones constituye una ventaja importante para la adaptación al entorno; consciente de esto la humanidad ha desarrollado diferentes técnicas y tecnologías que permiten replicar este fenómeno a partir de imágenes sintéticas. Los autoestereogramas son un método para la presentación de imágenes con profundidad estereoscópica que cuenta con características que hacen posible su implementación en ámbitos en los cuales otras técnicas no pueden ser aplicadas. La construcción de estas imágenes se logra gracias a rutinas computacionales entre las que destaca la propuesta por Thimbleby et al. En este artículo la rutina fue evaluada ya que, aunque su efectividad es ampliamente conocida, resulta necesario contar con cada vez más evidencias del impacto que tiene sobre la escena codificada para así identificar aspectos susceptibles de mejora. Para la evaluación se propuso como metodología la comparación del mapa de profundidad original y el obtenido como resultado de un proceso de reconstrucción de la escena a partir de un autoestereograma construido con el algoritmo en cuestión. Se observó, entre otras cosas, que la rutina introduce una deformación en el eje \(z\).

{IEEEkeywords}

Autoestereograma, Estereopsis, Reconstrucción, Single Image Random Dot Stereogram (SIRDS), Visión en tres dimensiones.

Introducción

\label{sec:Intro}

El sistema visual es uno de los componentes biológicos que ha resultado determinante en el proceso de adaptación y supervivencia de las especies incluido el ser humano. Uno de los aspectos asociado a este sistema de percepción que ha motivado una importante cantidad de estudios y desarrollo tecnológico es la percepción en tres dimensiones del entorno. Ha sido demostrado que la visión tridimensional constituye una ventaja en el desempeño de actividades como la identificación y manipulación de objetos virtuales y en el juzgamiento de distancias(McIntire 2012).
La investigación en el área ha permitido la comprensión y entendimiento de los mecanismos que desencadenan la percepción de volumen y tridimensionalidad a partir de la observación de dos imágenes de la misma escena capturadas desde posiciones ligeramente diferentes (también llamada estereopsis), lo que ha llevado al desarrollo de técnicas y tecnologías que buscan que el observador experimente la sensación de tridimensionalidad a partir de imágenes sintéticas. Son ampliamente conocidas y empleadas técnicas como los anaglifos, la polarización pasiva (común en las salas de cines) y el multiplexado temporal (habitual en sistemas de televisión e inmersivos); todos estos métodos obligan al uso de lentes, acordes con la técnica implementada, para lograr la percepción de volumen y se agupan bajo la denominación de técnicas estereoscópicas(Urey 2011). En contraste con las métodos mencionados, las técnicas autoestereoscópicas no requieren que el usuario utilice anteojos para percibir la profundidad de la escena observada aunque algunas demandan dispositivos tecnológicos con características particulares para funcionar correctamente (Urey 2011).
En términos de implementación, exceptuando los anaglifos, todas las técnicas mencionadas no son aplicables en medios impresos y sus las demandas inherentes a cada método las hacen inviables en entornos sociales con poder adquisitivo limitado haciéndose necesario explorar formas alternativas para la presentación de información con contenido estereoscópico.

Los autoestereogramas, también llamados estereogramas de una imagen, son una técnica autoestereoscópica de bajo costo de producción que en la actualidad es vista como un elemento lúdico (Tsuda 2008)(Magic Eye Inc. 2004) aunque también se ha explorado su aplicación para examinar la agudeza estereoscópica del sistema visual (Yu 1999, Wilmer 2008), como herramienta para la visualización de información científica (Katrusiak 2001)(Hallett 1997) y para la encriptación de mensajes (Yu 1999)(Tsuda 2008).

Para la construcción de autoestereogramas existen diferentes rutinas computacionales, sin embargo, la rutina propuesta por Thimbleby et al. (Thimbleby 1994) es referente para la costrucción de nuevas rutinas y para contrastar su rendimiento (Lau 2001, Yu 1997, Petz 2003, Son 2002). Es de interes evaluar la calidad de la imagen reconstruida a partir de un autoestereograma codificado con la rutina mencionada porque los estudios hallados se centran en la capacidad del sistema visual para resolver los estereogramas de una imagen dejando de lado el impacto que el proceso de codificación tiene en la escena usada para su construcción. Por tanto, este es el eje central del artículo. El escrito se articula de la siguiente manera, en la sección \ref{sec:SIRDS} se presentan los referentes teóricos de los autoestereogramas y el método de Thimbleby para la construcción de autoestereogramas; en la sección \ref{sec:eval} se presenta la metodología de evaluación utilizada y los resultados obtenidos y en la sección final se presentan las conclusiones.