Światło widzialne a widmo elektromagnetyczne 10 3 λ [nm] λ 10 6 10 12 fale radiowe 1 mm 10 9 10 12 10 9 10 6 mikrofale 100 µm 10 µm 10 15 10 18 10 21 10 3 1 10 3 widmo optyczne prom. X promienie gamma ultrafiolet 780 nm 380 nm 10 nm f [Hz] MWZPCiRICTPWr 1
Wrażliwość oka ludzkiego na promieniowanie elektromagnetyczne K d [lm/w] 673 400 500 600 700 800 900 1000 λ!#" K n [lm/w] 1725 400 500 600 700 800 900 1000 λ $ %&#' MWZPCiRICTPWr 2
Wrażliwość kamery CCD na promieniowanie elektromagnetyczne 100 K c [%] 400 500 600 700 800 900 1000 λ ( )*#+ Φ, dq dt Φ wλ Φ, dφ λ dλ λ. dλ Φ, Φ λ λ./, K λ. Φ eλ λ. MWZPCiRICTPWr 3
Tworzenie obrazu (1) 0 1 2 5 ζ6 α β 243 E, dφ 0, I 0 dω S ds ds, I 0 cosα R 2 L, r S π E, r S π I cosα 0 R 7 cd9 2 E A, dφ A da, r 4 I 0 cosα R 2 d l 7 lx, cd 8 sr m 2 9 2 cos 4 θ MWZPCiRICTPWr 4
Tworzenie obrazu (2) E, dφ 0, I 0 dω S ds ds, I 0 cosα R 2 L, r S π E, r S π I cosα 0 R 7 cd9 2 dacosθ, dscosβ 2 2 : l cosθ; < ζ cosθ= 7 lx, cd 8 sr m 2 9 Ω, π 4 E, dφ A, A da L ds π S da 4 ds, cosθ da cosβ d 2 cosθ, π 2 4 < ζ cosθ= d ζ 2 E, r A 4 I cosα 0 R 2 ζ l d ζ 2 2 cos 3 θ cos 3 θcosβ, π L S 4 d l 2 cos 4 θ d l 2 cos 4 θ MWZPCiRICTPWr 5
Projekcja perspektywiczna D? ξi B ψi B ζi C ζ y DFE?HG I BKJ I C x >@? ξa B ψa B ζa C ψ ξ MWZPCiRICTPWr 6
Q Projekcja perspektywiczna P'(x p,y p ) ζl MFN ξl O ψl O ζl P m, x p ξ p, y p ψ p, l ζ p MWZPCiRICTPWr 7
Y P'(x p,y p ) Ogniskowanie obiektywu X[ ζr Z T ξ[ V ψ[ V ζ[ W Z]\T_^ [ V` [ W XR ζ[ SUT ξr V ψr V ζr W 1 l a 1, 1 ζ f l, f ζ ζb f m, l ζ, f ζb f MWZPCiRICTPWr 8
q q q j k Gł cebia ostrości il ζd d m f_n l gpo l h k]m P'(x p,y p ) l m id ζl f ξl g ψl g ζl h euf ξd g ψd g ζd h drp, d l q b l p l p, f d ζ q b f 1b ζ q ζ p. drq, d l q b l p l q, f d ζ p b f ζ p ζ q b 1. MWZPCiRICTPWr 9
y y Dyskretyzacja i kwantyzacja obrazów f : R s R t R f : xu y./vt f xu y. f : R s x R t R b dyskretyzac ja bwt f d : I s x I t R kwantyzac ja kwantyzac ja f k : R s R t I b dyskretyzac ja bwt g : I s I t I MWZPCiRICTPWr 10
~ ƒ Idealny przetwornik obrazowy z { z } δ vu w./, 0 vu w., R δ vu w. R dvdw, 1 0u 0. RxR f xu y. δ vb xu wb y. dxdy, f vu w. MWZPCiRICTPWr 11
Š ˆ Rzeczywisty przetwornik obrazowy g vu w./, RxR f xu y. γ vb xu wb y. dxdy g vu w., RxR f xu y. γ 1 vu wu xu y. dxdy MWZPCiRICTPWr 12
Œ Próbkowanie jednowymiarowej funkcji obrazu Ž Ž Ž Ž f d x./, n f n r 1. δ xb n r 1. f d x./, f x. δ xb n r. 1 n F d u./, F u. 1 r 1 n δ ub n r 1. MWZPCiRICTPWr 13
x x F u.# δ ub n r 1./, F ub n r 1. F d u./, 1 r 1 n F ub n r 1. F u./, 0 dla x u x 1 2 r 1 G u./, 1 dla 0 dla x 1 u xš 2 r 1 1 u 2 r 1 f x./, 1 7 F d u. G u. 9 MWZPCiRICTPWr 14
œ Widmo funkcji obrazu o ograniczonym paśmie Ÿž œ4 «ž ª ž ž ª «ž ± 4² º ¹ µ ± ² º ªµ º µ ± ² ³ µ ± ² ªµ ¹ µ ± ² MWZPCiRICTPWr 15
Ì» Ç Widmo funkcji obrazu o niedostatecznie ograniczonym paśmie ¼Ÿ½»4¾ Æ Å Á ½ Â Ã Ä ¾ Æ ÀªÁ Ã Ä Æ À Á ½ Â Ã Ä ¾ À Á ½ Â Ã Ä ¾ ÀªÁ Ã Ä Å Á ½ Â Ã Ä ¾ È É Ê Ç4Ë Ó Ò Î Ê Ï Ð Ñ Ë Ó ÍªÎ Ð Ñ Ó Í Î Ê Ï Ð Ñ Ë Í Î Ê Ï Ð Ñ Ë ÍªÎ Ð Ñ Ò Î Ê Ï Ð Ñ Ë MWZPCiRICTPWr 16
x x Twierdzenie o próbkowaniu (Shannon) Funkcja f r., której transformata Fouriera znika poza ograniczonym obszarem czôestotliwości przestrzennych może byc w całości odtworzona ze swoich wartości na siatce punktów: ÕŸmr 1 a nr 2. mu n, 0u Ö 1u Ö 2uÙØÚØÛØÝÜ Ô pod warukiem, że wektory wyznaczajace siatkôe próbkowania Ô a dostatecznie małe by zapewnić rozłaczność obrazów r1u r2. s Ô widma F w. na siatce punktów: ÕŸpw 1 a qw 2. pu q, 0u Ö 1uÞÖ 2ußØÛØÚØÝÜ Ô odpowiadajacych siatce próbkowania w dziedzinie czôestotliwości przestrzennych: r u i w./, 0 dla i, j j 1 dla i, j MWZPCiRICTPWr 17
b ab Wtórne próbkowanie (resampling) æçèîéóôhñóëçìîéí æçpèêé ëçkì éí æçpèîéðïòñóëçì éí æçpèêéóôñõëçìîéöïòñ í æçpèîéîëçìîéöïòñ í àáãâä å æçpèîéðïòñóëçkì éðïòñøí æçèîéóôñõëçìîéöïòù í æçpèîéîëçìîéöï ùúí æçpèîéðïòñóëçkì éðï ù í f xu y., x u y u f x c a 1u y c a 1. 1b a y. u f x c a 1u y.ß. 1b c a x. u y u f x u c y c a 1. 1b a y. u f x u c y.ù. c t c, 7 t9 czôeść całkowita współrzôednej t, t u, t b 7 t9 czôeść ułamkowa współrzôednej t, MWZPCiRICTPWr 18
û Optymalna kwantyzacja û ü û ý û ýøþúü û ÿ þúü ü ý ÿ ε, k i 1 z i 1 z i zb q i. 2 p z. dz ε z i, ε q i, b 2 z i b q i 1. 2 p z i. b z i 1 z i zb q i. p z. dz z i b q i. 2 p z i. MWZPCiRICTPWr 19
z i, q i 1 a q i 2 u i, 2ØÛØ k q i, ƒ z i ƒ 1 z i z i 1 z i zp z. dz p z. u dz i, 1ØÛØ k z i, q i 1 a q i 2 u i, 2ØÚØ k q i, z i a z i 1 2 u i, 1ØÛØ k MWZPCiRICTPWr 20
Kwantyzacja dla p 1 z e 2 z2 2π Poziom decyzyjny Wartość wyjściowa b a z1 q1 2.733 z2 2.401 q2 2.069 z3 1.844 q3 1.618 z4 1.437 q4 1.256 z5 1.099 q5 0.9424 z6 0.7996 q6 0.6568 z7 0.5224 q7 0.3881 z8 0.2582 q8 0.1284 z9 + 0.0 q9 +0.1284 z10 +0.2582 q10 +0.3881 z11 +0.5224 q11 +0.6568 z12 +0.7994 q12 +0.9424 z13 +1.099 q13 +1.256 z14 +1.437 q14 +1.618 z15 +1.844 q15 +2.069 z16 +2.401 q16 +2.733 z17 MWZPCiRICTPWr 21
Realizacja kwantyzacji w przetworniku analogowo cyfrowym typu flash "! #%$'&)( *+,# poziomy graniczne skala termometryczna kod binarny # /.10,2(43 # 5 +768,# V i + + + komparatory koder priorytetowy tablica poziomów kwantyzacji MWZPCiRICTPWr 22
A A Sygnał wizyjny z kamery B C 9:<; 9:>= 9:@? B C E F G H 9 D ; 9 D = 9 D? t HT, 64µs t HS, 52µs t VT, 20ms m, 312Ø 5 MWZPCiRICTPWr 23
Zasada działania Frame Grabbera V I S/H V S D/A V D BUF V DI B VMEM ADDR I J HCNT R AD H S H VCNT R AD V S V V I V S S P V B MWZPCiRICTPWr 24
L K Bufor obrazu M2N4OQPSRUTVR2W M2NXOYP[Z\TV]2W_^`M2N4OQPSRaTbR2Wdce]gfihjckZ m H W n L n, t HT t PS MWZPCiRICTPWr 25