Описание сцены

Работа Уолца по пониманию сцен способна удивить всякого. Прежде считалось, что только программа со сложной структурой управления и хорошо развитой способностью строить умозаключения могла бы анализировать сложные сцены. Теперь нам известно, что все можно существенно упростить при хорошем понимании тех ограничений, которые накладывает на узлы реальный мир. Все, что требуется,- это таблица, содержащая перечень из нескольких тысяч физически возможных способов, которыми могут комбинироваться ребра, и простая программа поиска и сопоставления. Не требуется глубоких методов решения задач. Требуется лишь выполнение простого итеративного процесса, учитывающего ограничения, который последовательно отбрасывает несовместимые сочетания линий.

После того как мы овладели интерпретацией линий в мире кубиков, следующей проблемой является описание объекта. Должно быть найдено некоторое представление, способное содержать описания и способ их построения по контурным рисункам из мира кубиков и первичным наброскам в более общих ситуациях.

Обобщенные цилиндры описывают и объекты, ограниченные плоскостями, и объекты, ограниченные криволинейными поверхностями

Представление выглядит простым в случае мира кубиков, потому что блоки и клинья поддаются описанию через координаты их вершин, или через нормали к поверхностям, или еще каким-то подходящим образом. В случае обычного мира при описании формы возникают трудности иного характера. Задача трудна, но Бинфорд благодаря введенному им понятию обобщенного цилиндра приоткрыл дверь, которую нам предстоит раскрыть еще шире.

Идея обобщенного цилиндра, как и многие крупные идеи, проста. Проследите, как она работает, на рис. 8.19.

Рис. 8.19. Обобщенные цилиндры описывают широкий класс объектов. Простейшими обобщенными цилиндрами являются фиксированные двумерные фигуры, перемещаемые вдоль прямой линии. В общем случае такая двумерная фигура не обязана оставаться постоянной, а ось не обязана быть прямой линией. Кроме того, сама двумерная фигура может быть сколь угодно сложной

• Обычный цилиндр представляет собой круг, перемещающийся вдоль линии, проходящей через его центр. В случае конуса этот круг линейно сужается по мере перемещения. В случае бутылки этот круг меняется при своем движении более сложным образом.
• Обобщенные цилиндры представляют собой описания, которые состоят из оси и двумерной фигуры, перемещающейся вдоль этой оси. Ось не обязана быть прямой линией, а двумерная фигура кругом. Мир кирпичиков и пирамид включается как частный случай, так как эти тела получаются простым перемещением обычных многоугольников вдоль прямолинейных осей.

Вазы представляют собой простые обобщенные цилиндры

Поскольку тела, получаемые перемещением двумерных фигур, представляют достаточно большое разнообразие, необходим определенный словарь для их классификации. Холлербах привел такой словарь и показал, что он дает возможность работать с таким богатым набором различных форм, как формы греческих ваз, представленных на рис. 8.20.

Всего распознавалось 42 типа:

Рис. 8.20. Обобщенных цилиндров и некоторого набора вариаций осей проектирования достаточно для построения процедур, позволяющих идентифицировать тип стандартных греческих ваз, представляющих интерес для археологов

На этапе распознавания в программе Холлербаха используется какая-то часть из следующих описательных терминов:

На рис. 8.21 приведены два примера описания ваз с использованием такого словаря.

Теперь теория обобщенных цилиндров дополнена теорией слияния. У Бинфорда и его коллег имелась одна простая теория слияния, предназначенная для описания мира в целом, тогда как в теории Холлербаха специально рассматривается случай многоугольных сечений. На рис. 8.22 показано описание Холлербаха для обыкновенного телефонного аппарата. Оно представляет телефонный аппарат в виде правильного клина, усеченного на одном краю, с углублением на другом, причем из получившегося углубления выступают два расположенных параллельно U-образных элемента.

• Сложные предметы часто состоят из скрепленных вместе обобщенных цилиндров. Часто доминирующий центральный цилиндр изменен вкраплениями и выступами, которые сами по себе являются цилиндрами. Результат часто похож на те декомпозиции, которые можно найти в учебниках по рисованию.