ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 4

ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 4 Vít Lédl [email protected]

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 4 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

OBRAZ •  Obraz - spojitá skalární f-ce (objemové obrazy tomograf) f (x, y, t) •  2D intenzitní signál, možné i s vývojem v čase •  Hodnoty obrazové f-ce odpovídají jasu •  Obtíže, množství dat, perspektiva, šum •  Vzorkuje se prostorově rozloženými fotocitlivými elementy •  Digitalizovaná data PIXEL - picture element •  Dále nedělitelná nejmenší část obrazu •  Pixel x photosite 2


OBRAZ PŘÍKLADY

3


OBRAZ DIGITALIZACE •  •  •  •  •  •  •  •  • 

Vzorkovací mřížka Počet obrazových bodů Vzorkovací kritérium Prostorové frekvence Kvantování jas >> signál, Černobílý obraz, aproximace signálu Barevný obraz Binární obraz Nepřímé barvy, barevná věrnost

4


OBRAZOVÉ MŘÍŽKY - USPOŘÁDÁNÍ Různé tvary, L, čtverec, obdélník , šestiúhelník Okolí uspořádání Vzorkovací kritérium – vzdálenost mezi vzorky (Shanonovo kritérium)

5


VZORKOVÁNÍ PŘÍKLAD 1

256 x 256

128 x 128

6



256 x 256

64 x 64

7



256 x 256

32 x 32

8


KVANTOVÁNÍ PŘÍKLAD 1

256 úrovní

64 úrovní

9



256 úrovní

16 úrovní

10



256 úrovní

4 úrovně

11


VLASTNOSTI DIGITÁLNÍHO OBRAZU •  •  •  •  • 

Rozlišení prostorové, plošné – řádek, sloupec Rozlišení jasové Rozlišení spektrální, (stupně šedi) Sekvence – rozlišení časové

12


DIGITÁLNÍ OBRAZY

•  •  •  • 

Binární Šedotónový Barevný Nepravé barvy

13


FORMÁTY DIGITÁLNÍHO OBRAZU •  „Černobílé

:

•  - binární •  - šedotónové - 8bit, 10bit, ... •  •  •  •  •  • 

Barevné: RGB - 3x8bit, i více... RGB + průhlednost další: CMY, HSV, ... Nekomprimované x Komprimované Formáty, BMP, TIFF, (BEZEZTRÁTOVÁ KOMPRESE)

•  JPG, GIF •  RAW - format

14


NÁROKY NA PAMĚŤ •  8-bitů na pixel (1 byte) uloží 256 odstínů šedi, a 24-bitů na pixel (3 bytes) trichromaticky uloží 16 milliónů barev •  1 stránka A4 při 300 DPI v 8 bitech tj. 256 úrovní šedi má 8,3 megabajtů

15


VZDÁLENOST V OBRAZE Funkce D se nazýva vzdáleností, když

D ( p, q ) ! 0, speciálně D ( p, q ) = 0 , (identita). D ( p, q ) = D ( q, p) , (symetrie). D ( p, r ) ! D ( p, q ) + D ( q, r ) , (trojúhelníková nerovnost).

16


DEFINICE VZDÁLENOSTI VE ČTVERCOVÉM RASTRU Euklidovská vzdálenost

DE (( x, y), ( h, k )) =

2

( x ! h) + ( y ! k )

2

Vzdálenost městských bloků (vzdálenost na Manhattanu)

D4 (( x, y ), ( h, k )) = x ! h + y ! k Vzdálenost na šachovnici (z pohledu šachového krále)

D8 (( x, y), ( h, k )) = max { x ! h , y ! k }

DE D4 D8 17


HRANICE OBLASTI •  Hranice oblasti je množina pixelů oblasti majících alespoň jednoho souseda nepatřícího do oblasti. •  Spojitá obrazové funkce >> nekonečně tenká hranice. •  V digitálním obraze má hranice konečnou tlouštku. •  Je nutné rozlišovat mezi vnitřní a vnější hranicí.

•  Hranice oblasti (border) — hrana (edge) — hranový bod (edgel). 18


BAREVNÉ SYSTÉMY REPREZENTACE Aditivní, subtraktivní

19


HISTOGRAM •  Jas x četnost •  Ekvalizace + vyhlazování

20


ZPŮSOBY SNÍMÁNÍ OBRAZU Videometrie – zpracování obrazu •  •  •  • 

Zjišťuje se poloha, rozměry atd. Jednorozměrné pole informací Dvourozměrné pole informací Vícerozměrné pole informací

21


POLE OPTOELEKTRONICKÝCH SENSORŮ •  •  •  •  •  • 

Pole diskrétních sensorů – fotodiod, MOS fototranzistory Jsou integrovány na jednom čipu Čtení – sekvenční – náhodné Sekvenční –vidicon – CCD Náhodné – CMOS, pole fotodiod, co se tím myslí (RAM)

•  Fotonásobiče, pole fotonásobičů, image intensifiery 22


POLE OPTOELEKTRONICKÝCH SENSORŮ II •  •  •  •  • 

Jednorozměrné, lineární, 1D linear array Rychlé i 100 KHz, velký DR (i jiné tvary) Dvourozměrné 2D, až KFPS spíš míň Lze snímat 2D s 1D snímačem –scannery Nebo 2D s bodovým snímačem

23


FOTOELEMENTY - CHARAKTERISTIKY •  Vycházíme z rozměrů a tvaru obrazové mřížky •  Rozměr photosite, rozlišení prostorové •  Počet x počet y, M x N, rozměr Δx , Δy Δx = Δy •  Citlivost •  Spektrální citlivost •  Omezení pro určité vlnové délky •  Rozlišení jasů 24


HISTORIE SNÍMÁNÍ

25

25


Praktické ukázky

26

ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 4

Recommend Documents