При использовании совместно с 3D-технологиями, такими как фотограмметрия или стереоскопия, виртуальная и дополненная реальность предоставляют новые средства для исследования поверхностей планет. Эти системы иммерсивного рендеринга могут использоваться как для просветительских целей и образования, так и для научных исследований. Мы протестировали несколько сценариев использования, включая данные по результатам орбитальных облетов с их изображениями высокого разрешения и цифровыми моделями рельефа (ЦМР), а также результаты исследований на месте, проводимых как людьми (места посадки «Аполлонов»), так и луноходами.
На рис. 1 показан пример VR-сцены, созданной нами в среде Unity3D для облета плато Аристарха на Луне, в основном с использованием орбитальных снимков аппарата «Кагуя». Сцену можно исследовать на ПК или с помощью автономной беспроводной гарнитуры, такой как Oculus Quest 2 или 3. Иммерсивный рендеринг позволяет детально исследовать морфологию кратеров (ударный расплав на дне и выбросы, оползни на стенках кратера и т.д.) и множественные извилистые каналы, такие как долина Шрётера, используя режим свободного облета на разных масштабах, от глобального до локального.
Рисунок 1. Плато Аристарха, заснятое аппаратом «Кагуя» и интегрированное в симуляцию виртуальной реальности, позволяющую свободно пролетать над ландшафтом
Мы также провели детальное исследование изображений, полученных во время пилотируемых и автоматических миссий на месте. В частности, мы воссоздали исследовательскую точку №6 миссии «Аполлон-17», используя методы фотограмметрии, примененные как к фотографиям лунных валунов, сделанным «Аполлоном», так и к лабораторным фотографиям образцов лунных пород, взятых из этих валунов. 3D-модели трех образцов пород были помещены на их исходные позиции на родительских валунах в симуляции виртуальной реальности, что позволило воссоздать их точный контекст. Ими можно свободно манипулировать в совместной среде SteamVR (рис. 2). Это может быть полезно, например, для исследования изменения поверхности пород вследствие космического выветривания. С помощью такого фотограмметрического подхода, позволяющего точно определять местоположение/ориентацию образцов, можно даже предусмотреть более сложный анализ, такой как палеомагнитные исследования.
Рисунок 2. Симуляция в виртуальной реальности валунов и образцов пород в районе станции 6 миссии «Аполлон-17» в SteamVR
Наконец, та же методика фотограмметрии была в порядке эксперимента применена к изображениям, полученным китайским луноходом «Чанъэ-3», для создания другой VR-симуляции, которая позволяет пройти от посадочной станции до зоны «Скалы дракона» (рис. 3). В данном случае трехмерная реконструкция осложняется тем, что условия освещения существенно изменились во время получения изображений. Действительно, две панорамы на 360 градусов были сделаны 22-23 и 24 декабря 2013 года, а еще две – 12-13 января 2014 года с противоположным углом падения солнечных лучей по сравнению с первой серией, результатом чего были совершенно разные тени. Объединение двух наборов, необходимое для увеличения охвата поверхности, в итоге создает остаточные артефакты в отдельных местах.
Рисунок 3. Симуляция в виртуальной реальности места посадки «Чанъэ-3», созданная на основе фотограмметрического анализа изображений с лунохода. Пользователи могут свободно перемещаться от посадочной платформы (слева) до «Скалы дракона» (справа). Сильный эффект Зелигера (яркое свечение) наблюдается вокруг тени от мачты лунохода (слева)
Как в случае облета, так и при наземных исследованиях на месте одним из главных преимуществ использования VR-системы является упрощение обработки данных, лучшее понимание масштабов и взаимосвязей между различными объектами, а также возможность свободно выбирать любую точку обзора для исследования геоморфологических особенностей, представляющих интерес, от глобальных до локальных масштабов. Можно использовать различные системы визуализации и интеграции данных, такие как простые веб-платформы вроде Sketchfab, мастерская steamVR или специализированные системы на базе игровых движков, такие как VRExplorer.
Ссылки на источники, используемые в статье, были удалены. Библиография доступна в оригинальной публикации.
Авторы статьи: Стефан Ле Муэлик, Мелани Геннегес, Николя Мангольд (все – Лаборатория планетологии, Объединенный исследовательский центр [UMR] Национальный центр научных исследований [CNRS] 6112, Университет Нанта, Нант, Франция),
Гвенаэль Каравака (Институт исследований астрофизики и планетологии [IRAP], Объединенный исследовательский центр [UMR] 5277 Национальный центр космических исследований [CNES], Университет Поля Сабатье [UPS], Национальный центр научных исследований [CNRS], Тулуза, Франция), Бенуа Сеньовер (Обсерватория наук о Вселенной [OSUNA], Нант, Франция).
Статья — перевод оригинальной публикации из материалов конференции «Европейский научный конгресс 2024 г.». DOI: 10.5194/epsc2024-432