Snímanie obrazu a jeho vlastnosti
description
Transcript of Snímanie obrazu a jeho vlastnosti
![Page 1: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/1.jpg)
Snímanie obrazu a jeho vlastnosti
Sonka, Hlavac, Boyle: Image Processing, Analysis and Machine vision, kapitola: The image, its representations and propertiesGonzales, Woods: Digital Image Processing
kapitola: Digital image fundamentalsShapiro : Computer Vision
![Page 2: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/2.jpg)
Kamera a snímanie obrazucamera obscura (tmavá
komora)
![Page 3: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/3.jpg)
Ak dáme film pred objekt nedostaneme zmysluplný obraz
![Page 4: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/4.jpg)
Bariéra blokuje vačšinu svetla Redukuje blurring
![Page 5: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/6.jpg)
Šošovky
Sústredujú viac svetelných lúčov z každého bodu scény
![Page 7: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/7.jpg)
Iba objekty v správnej vzdialenosti sa zobrazia na film zaostrené (in focus)
Iné objekty sa zobrazia do tzv. circle of confusion
nezaostrený bod Zmenou tvaru šošovky meníme vzdialenosť
zaostrenia (focus)
![Page 8: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/8.jpg)
Proces snímania obrazu
![Page 9: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/9.jpg)
kamery
Každá bunka v poli je fotosenzitívna dioda, ktorá konvertuje fotóny na elektróny
Fotosenzitívna jednotka CCD charge-coupled device CMOS complementary metal oxide
semiconductor Zachytávajú intenzitu svetla
monochromatického obrazu
![Page 10: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/10.jpg)
![Page 11: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/11.jpg)
CCD kamera Posuvný register Zachytáva elektróny počas
expozičného času elektróny transferuje
postupne na okraj – výstupného zosilovača
Konvertované z analógového signálu na digitálny
Má iba 1 výstup
![Page 12: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/12.jpg)
CCD kamera
![Page 13: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/13.jpg)
CCD čip
![Page 14: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/14.jpg)
Problémy CCD čipu
Blooming anti-blooming technology
Nie je možné priamo pristupovať k jednotlivým pixelom treba čítanie cez shift register
![Page 15: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/15.jpg)
Farebný obraz - CCD
Jednočipové CCD Farebné filtre – Bayerova maska
Trojčipové CCD 3 CCD snímače – jemná optika – drahšie Lúč prechádza cez optickú sústavu,
ktorá láme svetlo na jednotlivé spektra
![Page 16: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/16.jpg)
CMOS kamery
Výhody oproti CCD vyšší rozsah zachytených intenzít Vysoká rýchlosť čítania Random prístup k pixelom
Nevýhoda Vysoká úroveň šumu
![Page 17: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/17.jpg)
![Page 18: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/18.jpg)
Vlastnosti obrazu
Analógový obraz je 2D obraz F(x,y) s nekonečnou presnosťou parametrov x a y a nekonečnú presnosť intenzity v každom bode (x,y)
Digitálny obraz je 2D obraz I[r,c] reprezentovaný diskrétnym 2D poľom vzoriek intenzít, kde každá je reprezentovaný limitovanou presnosťou
![Page 19: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/19.jpg)
Šedotónový obraz (grey scale image) je monochromatický obraz I[r,c] s jednou hodnotou intenzity pre každý pixel
Multispektrálny obraz je 2D obraz M[x,y] s vektorom hodnôt pre každý bod obrazu
(farebný obraz – 3 hodnoty) Binárny obraz je digitálny obraz s
hodnotami v pixeloch 0 alebo 1
![Page 20: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/20.jpg)
Obraz ako funkcia
![Page 21: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/21.jpg)
Digitalizácia obrazu
Digitalizácia obrazu je navzorkovanie (sampling) spojitého obrazu do mriežky
Mriežka je zvyčajne pravidelného tvaru štvorcové a hexagonálne
Ďalším aspektom vzorkovania je nastavenie vzdialenosti medzi vzorkovanými bodmi Čím menšia vzorkovacia vzdialenosť
tým väčšie rozlíšenie
![Page 22: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/22.jpg)
Typy mriežky
768x576 PAL 640x480 NTSC 1920x1080 HD
Raster je mriežka na ktorej sú definované susednosti
![Page 23: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/23.jpg)
Kvantizácia je prechod medzi spojitou hodnotou
obrazovej funkcie a jej digitálnym ekvivalentom
Kvantizácia na k rovnakých intervalov k = 2b , b je počet bitov Malé k – vznikajú nepravé kontúry
Riešenie : Aspoň 100 úrovní šedej Rozdelenie na k nepravidelných intervalov
Človek je schopný rozpoznať asi 60 odtieňov šedej
![Page 24: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/24.jpg)
![Page 25: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/27.jpg)
Problém priestorovej kvantizácie
![Page 28: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/28.jpg)
Susednosť a spojitosť pixlov
Ak existuje cesta medzi ľubovolným 2 obrazovými bodmi, tieto nazývame spojité
![Page 29: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/29.jpg)
Paradox pretínajúcej čiary
Obr. a: ak uvažujeme 4-spojitosť čiary v ľavo nie sú spojité
Obr. b: ak uvažujeme 8-spojitosť: čiara nepretína kruh lebo nemaju spoločný bod
![Page 30: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/30.jpg)
Metriky
EuklidovskáCity Block
(Manhattan)Chessboard
Original Euklidovská City block Chessboard
221
22121, yyxxppDe
D p p x x y y4 1 2 1 2 1 2,
D p p x x y y8 1 2 1 2 1 2, max ,
![Page 31: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/31.jpg)
Metriky Euklidovská
2
)()(]),[],,([ 2 ljkilkjid d = 5
Manhattan (City-block) |||| ]),[],,([ ljkilkjid d = 7
Chessboard|)||,max(|]),[],,([ ljkilkjid
d = 4
![Page 32: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/32.jpg)
Distance Transform
Operátor aplikovaný na binárne obrazy
![Page 33: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/33.jpg)
Distance Transform
![Page 34: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/34.jpg)
Distance Transform
![Page 35: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/35.jpg)
Vnímanie obrazu - kontrast
![Page 36: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/36.jpg)
Vnímanie obrazu – vizuálne ilúzie
![Page 37: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/37.jpg)
Perceptual gruping - Gestalt laws
![Page 38: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/38.jpg)
Gestalt laws
![Page 39: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/39.jpg)
Histogram
![Page 40: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/40.jpg)
Histogramkaždej úrovni jasu priradí zodpovedajúcu početnosť v obraze
vyhladenie histogramu
![Page 41: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/41.jpg)
Vlastnosti histogramu
Jasový histogram je globálny deskriptor
![Page 42: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/43.jpg)
Prahovanie histogramu
prahová (hraničná) hodnota: p(i), i=0,..nreprezentatívna farba: f(i), i=1,..n - voľba
body obrazu s intenzitou I(x,y) i=1,..n ak p(i-1) I(x,y) ≤ p(i) tak I(x,y) = f(i)
![Page 44: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/44.jpg)
Prahovanie
adaptívne – hľadáme lokálne minimá
![Page 45: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/45.jpg)
Výsledok
![Page 46: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/46.jpg)
Prahovanie
pevný prah – pravidelné intervaly
![Page 47: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/47.jpg)
Výsledok
![Page 48: Snímanie obrazu a jeho vlastnosti](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061617/56814f82550346895dbd35d7/html5/thumbnails/48.jpg)
Porovnanie
adaptívne vs. pevné
účel použitia