Percepcja wrażeń wzrokowych przez człowieka PWN. Komputerowa akwizycja obrazów

Podobne dokumenty
Percepcja wrażeń wzrokowych. Komputerowa akwizycja obrazów. P. Strumiłło

Komputerowa akwizycja obrazów

Akwizycja obrazów. Zagadnienia wstępne

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 2 AiR III

Temat ćwiczenia. Pomiary oświetlenia

Monitory LCD (ang. Liquid Crystal Display) (1)

Laboratorium optycznego przetwarzania informacji i holografii. Ćwiczenie 4. Badanie optycznej transformaty Fouriera

Obraz jako funkcja Przekształcenia geometryczne

Przetwarzanie obrazów wykład 1. Adam Wojciechowski

LABORATORIUM OPTYKA GEOMETRYCZNA I FALOWA

Rzeczywistość rozszerzona: czujniki do akwizycji obrazów RGB-D. Autor: Olga Głogowska AiR II

Zarządzanie barwą w fotografii

Dzień dobry. Miejsce: IFE - Centrum Kształcenia Międzynarodowego PŁ, ul. Żwirki 36, sala nr 7

Percepcja obrazu Podstawy grafiki komputerowej

KAM-TECH sklep internetowy Utworzono : 13 listopad 2014

Wprowadzenie do technologii HDR

Światło widzialne a widmo elektromagnetyczne

O sygnałach cyfrowych

Fotometria i kolorymetria

Wprowadzenie do cyfrowego przetwarzania obrazów

Wykład 6: Reprezentacja informacji w układzie optycznym; układy liniowe w optyce; podstawy teorii dyfrakcji

Kamera szybkoobrotowa 540 linii, 33 X ZOOM optyczny, WDR, ICR, PH-33

Tworzenie obrazu w aparatach cyfrowych

Ćwiczenie nr 1. Temat: BADANIE OSTROŚCI WIDZENIA W RÓŻNYCH WARUNKACH OŚWIETLENIOWYCH

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe sygnałów

Przedmowa 11 Ważniejsze oznaczenia 14 Spis skrótów i akronimów 15 Wstęp 21 W.1. Obraz naturalny i cyfrowe przetwarzanie obrazów 21 W.2.

Cyfrowe przetwarzanie obrazów i sygnałów Wykład 1 AiR III

Zestaw CCTV Rejestrator + 4 kamery. Cechy: Opis:

Urządzenia techniki komputerowej Identyfikacja i charakteryzowanie urządzeń zewnętrznych komputera. Budowa i zasada działania skanera

Zjawisko interferencji fal

Współczesne metody badań instrumentalnych

Program wykładu. 1. Systemy rejestracji obrazów technologie CCD, CMOS

Wstęp do astrofizyki I

Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Fotogrametrii i Teledetekcji Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii.

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓW

Rejestracja obrazu. Budowa kamery

Zmysły. Wzrok Węch Dotyk Smak Słuch Równowaga?

Odmiany aparatów cyfrowych

Adam Korzeniewski p Katedra Systemów Multimedialnych

PL B1. WOJSKOWY INSTYTUT MEDYCYNY LOTNICZEJ, Warszawa, PL BUP 23/13

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

PODSTAWY BARWY, PIGMENTY CERAMICZNE

KAMERA B2310PVF, B2810PVF INSTRUKCJA OBSŁUGI

KAMERA AHD, HD-CVI, HD-TVI, PAL, 1080p, obiektyw 3.6 mm, IR do 20 m, APTI, APTI-H24E2-36W Numer produktu: 21241

Laboratorium Optyki Falowej

Współczesne metody badań instrumentalnych

Aparat widzenia człowieka (ang. Human Visual System, HVS) Budowa oka. Komórki światłoczułe. Rastrowa reprezentacja obrazu 2D.

hurtowniakamer.com.pl

OPTYKA GEOMETRYCZNA I INSTRUMENTALNA

Waldemar Izdebski - Wykłady z przedmiotu SIT / Mapa zasadnicza 30

Wstęp do astrofizyki I

Ćwiczenie Nr 11 Fotometria

KAM-TECH sklep internetowy Utworzono : 09 listopad 2014

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Kamera DVS-540IR-V. Specyfikacja techniczna

Analizy Ilościowe EEG QEEG

Cel wykładu. Detekcja światła. Cel wykładu. Światło. Sebastian Maćkowski

Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 18, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Elementy analizy obrazu. W02

Kolorowy Wszechświat część I

Rys. 1 Schemat układu obrazującego 2f-2f

PDF stworzony przez wersję demonstracyjną pdffactory

Urządzenia do wprowadzania informacji graficznej. Skanery, Digitizery, Aparaty i Kamery cyfrowe

Załącznik 2. System kamer obserwacji z przodu pojazdu UGV. (Unmanned Ground Vehicle - Bezzałogowy Pojazd Naziemny) Krótka specyfikacja WP6.

Wykład 6: Reprezentacja informacji w układzie optycznym; układy liniowe w optyce; podstawy teorii dyfrakcji

BADANIE OSTROŚCI WIDZENIA W RÓśNYCH WARUNKACH OŚWIETLENIOWYCH

Przekształcenie Fouriera obrazów FFT

Karta charakterystyki online. Ranger-E40434 Ranger SYSTEMY WIZYJNE 3D

Teoria światła i barwy

Cennik 2018/1. Kamery parkowania i cofania

Podstawy Geomatyki Wykład X Image Processing I

17. Który z rysunków błędnie przedstawia bieg jednobarwnego promienia światła przez pryzmat? A. rysunek A, B. rysunek B, C. rysunek C, D. rysunek D.

Budowa i zasada działania skanera

CHARAKTERYSTYKA PIROMETRÓW I METODYKA PRZEPROWADZANIA POMIARÓW

KAM-TECH sklep internetowy Utworzono : 18 listopad 2014

Mobilny system pomiaru luminancji LMK - CCD

Jaki kolor widzisz? Doświadczenie pokazuje zjawisko męczenia się receptorów w oku oraz istnienie barw dopełniających. Zastosowanie/Słowa kluczowe

Dr inż. Krzysztof Petelczyc Optyka Widzenia

Dane teledetekcyjne. Sławomir Królewicz

Szczegółowa charakterystyka przedmiotu zamówienia

Badania elementów i zespołów maszyn laboratorium (MMM4035L)

prof. Paweł Strumiłło dr hab. Michał Strzelecki tel , p. 216, godz. przyj: poniedziałek 12-13, wtorek 15-16

INSTRUKCJA OBSŁUGI KAMERY T60-2M-2812W Kamera ALL in ONE (4 standardy video w 1)

Charakterystyka danych teledetekcyjnych jako źródeł danych przestrzennych. Sławomir Królewicz

Zjawiska w niej występujące, jeśli jest ona linią długą: Definicje współczynników odbicia na początku i końcu linii długiej.

Komputer (analogowe) :03

oraz kilka uwag o cyfrowej rejestracji obrazów

Fotometria CCD 3. Kamera CCD. Kalibracja obrazów CCD

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Cyfrowe Przetwarzanie Obrazów. Karol Czapnik

Optyka. Wykład IX Krzysztof Golec-Biernat. Optyka geometryczna. Uniwersytet Rzeszowski, 13 grudnia 2017

VIDEOMED ZAKŁAD ELEKTRONICZNY

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 17, Mateusz Winkowski, Łukasz Zinkiewicz

Kamera HD-SDI, 2.1 Mp, FULL HD 1920x1080p, GEMINI-020B

Ksenonowe źródło światła zimnego z wbudowaną kamerą endoskopową Videosmart XV-3001

ALA MA KOTA MEDIA - OBRAZ OBRAZ. Operacje na obrazie. Informacja ukryta w teksturach, hierarchii krawędzi. Obraz to kompozycja:

Podstawy przetwarzania obrazów teledetekcyjnych. Format rastrowy

Transkrypt:

Percepcja wrażeń wzrokowych przez człowieka PWN Komputerowa akwizycja obrazów

Percepcja wraŝeń wzrokowych przez człowieka Człowiek uzyskuje ponad 90% informacji o świecie zewnętrznym za pomocą zmysłu wzroku. Wymagania techniczne stawiane komputerowym systemom przetwarzania obrazów są pochodną sprawności oka ludzkiego, tj.: zdolności rozróŝniania dwóch obiektów połoŝonych blisko siebie (θ=1 =1 /60=pi/10800); zdolności rozróŝniania efektów świetlnych o podobnej jasności; zdolności postrzegania kolorów; bezwładności oka;

Budowa anatomiczna oka człowieka soczewka siatkówka 125 10 6 receptorów 1,6 10 6 włókien PWN

Gęstość elementów światłoczułych (czopków i pręcików) w oku człowieka 5050 um Webvision PWN

Widmo fal elektromagnetycznych Częstotliwość, Hz 10 2 4 10 2 2 10 2 0 10 1 8 10 1 6 10 1 4 10 1 2 10 1 0 10 8 10 6 10 4 10 2 prom. X mikrofale promieniowanie gamma fale radiowe ultrafiolet Promieniowanie świetlne podczerwień 400 500 600 700 [nm]

Charakterystyka czułości spektralnej wzroku człowieka 1 0.8 0.6 pręciki czopki 0.4 0.2 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 µm ultrafiolet podczerwień

Percepcja wraŝeń wzrokowych przez człowieka Subiektywna jasność postrzegana przez oko przebiega wg charakterystyki logarytmicznej. Zakres natęŝenia oświetlenia, na które moŝe reagować oko wynosi ok. 10 10. Zakres adaptacji oka granica olśnienia Lokalny zakres adaptacji oka -6-4 -2 0 2 4 Log [lm]

Krzywa Webera I I I+ I I 2% 3 10-1 3 10 1 3 10 3 I [cd/m 2 ] Krzywa Webera obrazuje zdolność oka ludzkiego do rozróŝniania efektów świetlnych o róŝnych jasnościach.

Krzywa Webera I I I o =3 I o =30 I o =300 I o =3000 I I+ I I 0 I 3 3 10 1 3 10 2 3 10 3 [cd/m 2 ] Oko osiąga maksymalną rozróŝnialność jasności gdy I I 0

Iluzje wzrokowe

Obraz kodowany 16 poziomami jasności 4 bity/piksel MIT

Pasy Macha PWN Taka charakterystyka odpowiedzi układu wzrokowego wynika ze zjawiska hamowania obocznego w warstwie receptorów wzrokowych (funkcja kapelusza Meksykańskiego ).

Percepcja wrażeń wzrokowych przez człowieka PWN Komputerowa akwizycja obrazów P. Strumiłło

Tor wizyjny systemu przetwarzania obrazów Tor wizyjny - zespół układów optycznych i elektronicznych słuŝących do przetwarzania obrazu optycznego na sygnał elektryczny oraz odwzorowania obrazu na urządzeniach wyświetlających. 3D 2D Przetwornik optoelektroniczny Układ formowania obrazu Układ opto-elektr. przetwarzania obrazu Wizualizacja obrazu

Model formowania obrazu y 2D 3D (α,β) Układ formowania obrazu (UFO) (,y) f(,y) Płaszczyzna obrazu (przetwornika optoelektrycznego)

Model formowania obrazu Obraz dwuwymiarowy rozkład y jasności f(,y)>0 odwzorowujący energię świetlną padającą w punktach przestrzennych o współrzędnych (,y) (,y) 2D f(,y) f (, y) = i(, y) r(, y) 0 < i(, y) < -światłość w pkt. (,y) 0 < r(, y) < 1 - współczynnik odbicia w pkt. (,y) światłość: słoneczny dzień - 5000 cd/m 2, pochmurny dzień - 1000 cd/m 2,światło księżyca - 0.001 cd/m 2, wsp. odbicia: czarny welur - 0.01, biała kartka papieru - 0.8, śnieg - 0.93.

Model formowania obrazu Dla linowego procesu akumulacji energii w płaszczyźnie obrazu: f (, y) = f ( α, β ) h(, y, α, β ) dα dβ h(.) - tzw. funkcja rozmycia punktu (ang. point spread function) opisująca wpływ promieniowania otoczenia wybranego punktu obiektu (α,β) na energię odpowiadającego mu punktowi obrazu (,y).

Model formowania obrazu JeŜeli funkcja rozmycia punktu jest niezmienna względem przesunięcia to układ formowania obrazu opisuje całka splotowa: f = (, y) f ( α, β ) h( α, y β ) dα dβ h(, y ) 2 + y = ep 2 2σ 2

Próbkowanie sygnału jednowymiarowego f() F(u) -Ω Ω u s() S(u) -1/ 1/ u s()f() S(u)*F(u)... -Ω Ω... u

Dyskretyzacja przestrzenna obrazu Zakładamy, Ŝe obraz analogowy charakteryzuje się ograniczoną szerokością widma Fourierowskiego. ω y ω may ω ma F ( ω ω ), y ω ma ω ω may

Dyskretyzacja przestrzenna obrazu ( ) ( ) = = = 1 0 1 0,, M i N k y k y i y S δ W komputerowym systemie przetwarzania obrazów, obraz analogowy (o ograniczonym widmie) jest próbkowany i kwantowany za pomocą dwuwymiarowej funkcji próbkującej: obraz spróbkowany: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) = = = = = 1 0 1 0,,,,, M i N k s y k y i y k i f y S y f y f δ y

Dyskretyzacja przestrzenna obrazu ( ) ( ) = = = 1 0 1 0, 1, M i N k y y y s k i F y F ω ω ω ω ω ω W dziedzinie widma Fouriera, próbkowanie przestrzenne obrazu odpowiada splotowi widma obrazu oraz widma funkcji próbkującej. Widmo funkcji spróbkowanej: gdzie: y y = = 1, 1 ω ω ω ω y

Powielenie okresowe widma obrazu spróbkowanego ω y ω may Ω ma < ω ω 2 = 1 2 ω ma ograniczone widmo obrazu

Efekt nakładania widm - przykład 500 dpi Obrazy skanowane: 100 dpi (ang. dots per inch)

Przetwarzanie obrazu optycznego na sygnał elektryczny Akwizycja obrazu jest procesem zamiany energii świetlnej pochodzącej od punktów obserwowanej sceny na sygnał elektryczny dogodny do rejestracji i przechowywania. Urządzenia do elektronicznej rejestracji obrazów: kamera wideo CCD cyfrowy aparat fotograficzny skaner digitizer

Przetwarzanie obrazu optycznego na sygnał elektryczny Zadaniem przetwornika opto-elektrycznego jest zamiana rozkładu energii f(,y) na sygnał elektryczny, proces ten jest nazywany wybieraniem obrazu. Podstawowe sposoby zamiany obrazu optycznego na sygnał elektryczny: bez akumulacji fotoładunków (np. skaner optyczny), z akumulacją fotoładunków (np. widikon, matryca CCD)

Przetwornik bez akumulacji fotoładunków, np. skaner kierunek wybierania obrazu R s(,y) + fotodioda wybierająca obraz matówka

Scalony analizator obrazu (z akumulacją ładunków) Scalony analizator obrazu wykorzystuje efekt fotoelektryczny wewnętrzny. Φ U F <0 izolator Kondensator akumulujący studnia potencjału n ~10µm

Tablica Bayera Format Raw CCD M M N N Wyznacz obraz RGB stosując interpolacje kolorów składowych

Piim Digital Piel System (DPS) Oddzielny przetwornik A/C dla każdego punktu obrazu Pojedynczy przetwornik A/C

Matryca firmy FOVEON http://www.foveon.com

Przetworniki obrazu CMOS Zalety: tania technologia (stosowano do produkcji modułów pamięci VLSI), mały pobór mocy (100 mniejszy niŝ CCD!), dostęp do dowolnego obszaru obrazu, nie ma rozpływania ładunku jak dla CCD, moŝliwa integracja przetwornika A/C i modułów przetwarzania obrazu na jednej kostce. Wady: bardziej podatna na zakłócenia niŝ CCD, mniejsza czułość (duŝa liczba tranzystorów dla jednego punktu obrazu). OmniVision

Standardy telewizji monochromatycznej europejski CCIR (625 (575) linii, czas wybierania linii 64us, 50 półobrazów na 1 sek., parametry sygnału 1Vpp, 75Ω) amerykański RS170 (525 (484) linii, czas wybierania linii 63,5 us, 60 półobrazów na sek., parametry sygnału 1.4 Vpp, 75Ω) amerykański RS-343 (875 linii, 60 półobrazów, przeznaczona dla systemów CCTV, zastosowania naukowe, )

Pole obrazu telewizyjnego dla systemu CCIR MIPS-512

Kamera CCD firmy COHU Specification Highlights Imager: 1/2" interline transfer CCD Picture Elements: RS-170A: 768 (H) 494 (V); CCIR: 752 (H) 582 (V) Piel Cell Size: RS-170A: 8.4 µm (H) 9.8 µm (V); CCIR: 8.6 µm (H) 8.3 µm (V) Resolution: RS-170A: 580 horizontal TVL, 350 vertical TVL; CCIR: 560 horizontal TVL, 450 vertical TVL Synchronization: Crystal/H&V/Asynchronous, standard Shutter: 1/60 to 1/10,000 AGC: 20 db Integration: 2-16 Fields Sensitivity: Full video, No AGC: 0.65 lu; 80% video, AGC on: 0.04 lu; 30% video, AGC on: 0.008 lu S/N Ratio (Gamma 1, gain 0 db): 55 db

Scalone analizatory obrazu - zalety Zalety scalonych przetworników obrazu: małe wymiary, duŝa odporność na udary mechaniczne (70 G), pomijalne zniekształcenia geometryczne matrycy CCD, niskie napięcie zasilające (12 V, 1.4W), dynamika pracy ~70 db, przetwarzanie liniowe (regulowany współczynnik gamma), zerowa bezwładność, rozdzielczość porównywalna lub lepsza od lamp widikonowych, duŝa trwałość i niezawodność, niska cena.

Karta akwizycji obrazu ang. frame grabber Matro CronosPlus Video capture board for PCI captures from NTSC, PAL, RS-170 and CCIR video sources, connect up to 4 CVBS or 1 Y/C trigger input, 7 TTL auiliary I/Os, 32-bit/33MHz PCI-bus master Matro Software is sold separately, includes e.g., Matro Imaging Library for Microsoft Windows