Felvétel készítése Képfeldolgozás (ábragyűjtemény) IV. Dr. Kohut József
Felvétel készítése 6. kép (image) 7. pixel 8. pixel felbontás
1. felbontás (resolution) 2. látómező (field of view, FOV) 3. tárgy-távolság (working distance) 4. érzékelő (sensor) 5. tárgy/mező mélysége (depth of field)
Felvétel készítése • felbontás (resolution): a képben előforduló, felismerendő legkisebb távolság w • pixel felbontás: a vizsgálandó kép kialakításához szükséges pixelek száma • látómező szélessége: wfov
Felvétel készítése • pixel-felbontás = Legalább 2 pixel szükséges a legvékonyabb vonal kirajzolásához!
Felvétel készítése lencse fókusztávolsága = (érzékelő szélessége) x (tárgy távolsága) = (látómező szélessége) wfov
s d
f
Ha a szükségesnél kisebb a fókusztávolság: a kép torzul!
Felvétel készítése • A kép minőségét jellemzi - kontrasztosság (a minimális és a maximális fényesség különbsége) befolyásolja: megvilágítás - mélységélesség (éles képet adó tárgyrészletek távolságainak különbsége) befolyásolja: a lencse (blende) nyílása
Felvétel készítése • Perspektivikus hiba ideális felvételezés
torzító felvételezés
Felvétel készítése ideális rács perspektivikus torzítás
nemlineáris torzítás
Mérések a képen • Kalibrálás algoritmusai: - perspektivikus (1. ROI) - nemlineáris (2. ROI, csak a pontok 3. környezetében ad pontos értéket)
Felvétel készítése • Síkbeli kalibrálás kiinduló adatai: - dx, dy távolságok - összetartozó pontok
Mérések a képen • a kalibrálás jóságának mértékei: - találati arány (quality score) 0…1000 - hiba-térkép (error map) pixelenként a helyzeti-hiba becsült nagysága
Mérések a képen • kép korrekciója a kalibrálás alapján: - pixelenként újra-számolt koordináták (időigényes)
Mérések a képen a korrigált kép skálázása: eredeti kép korrigált képek a távolságok a területek megtartásával
- a korrekciók tárolása pixelenként look-up-table (nagy memóriát igényel)
Mérések a képen • koordináta-rendszer meghatározása - origó kijelölése - tengely elfordulási szöge
Mérések a képen • koordináta-rendszer meghatározása - a tengelyek irányítottsága
Mérések a képen • új koordinátarendszer kijelölése
Mérések a képen • a pixel tényleges (Real-World) koordinátái: a (3,8) koordinátájú pixel ideális esetben egy négyzet, valójában egy általános négyszög
Mérések a képen a koordinátarendszert újra kell definiálni, ha a tárgy elmozdul eredeti elmozdult tárgy újradefiniált kép téves mérés koordinátar.
Mérések a képen • particle (részecske, folt) mérhető jellemzői - befoglaló téglalap szélessége, magassága
Mérések a képen
Mérések a képen
• kerület: - pixel-darabszám - közelítés egyenes szakaszokkal - közelítés hatványfüggvénnyel • terület üregekkel-üregek nélkül • üregek darabszáma • üregek területe
Mérések a képen • elfordulási szög (matem. pozitív irányban) 1. minimális tehetetl. nyomaték tengelye 2. szög 3. x tengely
Mérések a képen Feret-féle - kezdőpont (felső vagy baloldali) (1) - végpont (alsó vagy jobboldali) (2) - átmérő (5) - irányszög (3) Kerület (4)
Mérések a képen kép területe kalibráló háló
eredeti felvétel
korrigált
Mérések a képen • befoglaló konvex alakzat, héj (convex hull) méretei, helyzete, területe
Mérések a képen • ekvivalens téglalap (azonos terület és kerület) méretei, helyzete, területe • ekvivalens ellipszis (azonos terület és kerület) méretei, helyzete, területe
Mérések a képen • tömegközéppont koordinátái • a folt tehetetlenségi nyomatékai (moment of inertia) a súlyponton keresztül, x, ill. y tengely körül
Mérések a képen • első pixel (balról jobbra, felülről lefelé)
Mérések a képen • hidraulikus sugár • Waddel-korong átmérője
Mérések a képen • leghosszabb vízszintes/függőleges metszet hossza • átlagos vízszintes/függőleges metszethosszúság • vízszintes/függőleges metszetek darabszáma • a pixelek x (y) koordinátáinak összege (sum)
Gépi látás Területei: • Él-detektálás (edge detection) • Alakzat felismerése (pattern recognition) • Geometriai illesztés (geometrical matching) • Méretek meghatározása (dimensional measurements) • Szín felismerése
Gépi látás • Összehasonlítás hibátlan tárgy képével (golden template comparison) • Karakter felismerés (character recognition) • Műszer kijelzésének (mutató, LCD) leolvasása (instrument reader) • Vonalkód (1, 2 dimenziós) olvasása (barcode reader)
Él-detektálás • tárgy helyzetének ill. elfordulásának felismerése
Él-detektálás • Az él-detektálás célja: - mérés (gauging) - jelenlét érzékelése
Él-detektálás • élkeresés 1. 1-dimenziós kereső vonalak (search line) 2. felismert élek
Él-detektálás Az él modellje: 1. él profilja 2. él hossza 3. él nagysága (kontrasztja) 4. él helyzete
Él-detektálás • Az él polaritása (pozitív irány: balról jobbra, felülről lefelé)
Él-detektálás • Az él nagysága (edge strength) függ: - a megvilágítástól
- a kép átlagos fényességétől (erősen csillogó tárgy csökkenti a többi tárgy kontrasztját)
Él-detektálás Az él-detektálás egyszerű módszere 2. küszöbszint 3. hiszterézis 4. pozitív él helye 5. negatív él helye
Él-detektálás • Fejlett (advanced) él-keresés az intenzitás 1. deriváltját közelíti
Él-detektálás • A pixelen belüli (sub-pixel) élmeghatározás: parabolikus interpolációval kb. 1/25 pixel pontosság érhető el
Él-detektálás • A derivált számítása 3, 4.. elemű kernel alapján folyik • A kép zajosságának elkerülésére a derivált számítása a ROI vonallal (1) párhuzamos sávban (2) folyik
Él-detektálás • él keresése eredeti
kalibrált/korrigált képben
Él-detektálás élkeresés 2-dimenziós alakzatban 1 keresési terület 2 kereső vonalak (rake, gereblye) 3 keresés iránya 4 él pontjai
Él-detektálás • koncentrikus gereblye keresés iránya lehet az órajárás irányában, vagy ellenkezőleg
Él-detektálás • spoke, küllő
Él-detektálás • egyenes él meghatározása min. 3 db él alapján: rake használata első él keresése
Él-detektálás • a „legjobb él” keresése: a fényesség deriváltjának maximális értéke
Alakzat-felismerés Alakzat-felismerés (pattern recognition) célja: - helyzet megállapítása (alignment) pl. tájékoztató pont (fiducial) keresése nyomtatott áramköri lapon - méret-ellenőrzés - jelenlét ellenőrzése
Alakzat-felismerés minta (referencia) alakzat felismerése: - jelenlét - helyzet - elfordulási szög - többszörös előfordulás
Alakzat-felismerés • Referencia alakzat (template) képe: - jó minőségű - túlvilágított - alulvilágított - homályos (blur) - zajos (noise)
Alakzat-felismerés alakzat felismerési algoritmusok: - kereszt-korreláció (azonos méretek, max. 5…10 ° elfordulás) template: w(x,y) mérete: L x K kép: f(x,y) mérete: M x N
Alakzat-felismerés - lépték-független felismerés scale-invariant matching megismételt korreláció-számítás különböző méretarányok és elfordulási szögek esetében Æ nagy időigény - kétdimenziós FFT alkalmazása (csak azonos lépték esetén használható)
Alakzat-felismerés • korreláció-számítás a síkban • az intenzitások különbségének eltüntetése: normalizálás
Alakzat-felismerés - piramis-szerű felismerési módszer: csökkentett felbontású kép és minta (minden 2. sor és oszlop kihagyása) Æ gyors hasonlóság-keresés (1/4 db pixel) Æ a hasonló területeken teljes felbontású kép részletes vizsgálata
Alakzat-felismerés • felismerés a kép „lényege” alapján (image understanding) a redundancia csökkentése egyenlőtlen (intelligens) mintavételezés
Geometriai illesztés • Geometriai illesztés : - helyzet meghatározása
Geometriai illesztés • Geometriai (körvonal) illesztés: - alkatrész-válogatás
Geometriai illesztés • Az illesztés akadálya: eltérő méretek, szög-elfordulás
Geometriai illesztés • Az illesztés akadálya: eltérő, egyenetlen megvilágítás
Geometriai illesztés • Az illesztés akadálya: tárgyak átfedése, kép hiánya (occlusion)
Geometriai illesztés • Az illesztés akadálya: ellentétes kontrasztok
Geometriai illesztés • Az illesztés akadálya: eltérő háttér
Geometriai illesztés • Az illesztés geometriai elemei: ív (1) körvonal (2) téglalap (3) egyenes vonal (4) szöglet (5)
Geometriai illesztés • a vonal(ak) kiemelése a képből - a mag-pont (seed-point) kijelölése más vonalnak nem része, jól felismerhető - a vonal követése - a vonal véglegesítése (összekapcsolás, zárás, törlés)
Geometriai illesztés • Az illesztés fázisai: - tanulás -- a vonal(ak) kiemelése a képből -- a vonal(ak) lényegének kiemelése -- a vonalak síkbeli kapcsolata - illesztés -- a vonalak jellemzőinek egyeztetése -- a mintával való egyezés vizsgálata -- az illesztés finomítása
Geometriai illesztés • a vonal(ak) lényegének kiemelése: - geometriai alaptípusa (egyenes, ív…) - az elvi típus és a tényleges vonal egyezésének mértéke - a minta leírásának teljessége (egyértelműség)
Geometriai illesztés • A kép torzulásainak figyelembevétele
Geometriai illesztés • Az egyezés két irányban mérhető. target hiányos: template - target score < 1000 target többletes: target - template score < 1000
Geometriai illesztés • Az illesztés jóságának mértéke: találat-arány (score) 0 (nincs egyezés)…1000 (teljes egyezés)
