Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
Ispitivanje proizvodaImaging / Computer Vision doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>
Ispitivanje proizvoda
Imaging / Computer Vision
Definicije Percepcija
svjetlosti 3D Imaging
Imaging / Computer Vision 2/36
g g Industrijski CT
Ispitivanje proizvoda
Imaging / Computer Vision Computer Vision je skup tehnika za
prikupljanje, obradu, analizu i interpretaciju složenih trodimenzionalnih podataka
Computer vision sistem se sastoji od
Imaging / Computer Vision 3/36
Computer vision sistem se sastoji od sljedećih komponenti: Izvor svjetlosti/zračenja Kamera Senzor Jedinica za obradu podataka Posmatrač
Ispitivanje proizvoda
Imaging / Computer Vision
Imaging system obuhvata sve procese uključene u formiranje slike objekta, kao i senzore koji zračenje pretvaraju u električne signale
Imaging / Computer Vision 4/36
Cilj je da se dobije signal sa objekta u takvoj formi da se može reći gdje se objekat nalazi (geometrija) i šta je taj objekat (kakve ima osobine)
Rezultati mogu biti kvantitativni i kvalitativni
Ispitivanje proizvoda
Imaging / Computer Vision
Ljudsko oko je ograničeno na uski dio elektromagnetnog
kt
Imaging / Computer Vision 5/36
spektra Computer vision
sistemi mogu registrovati i druge dijelove spektra
Ispitivanje proizvoda
Imaging / Computer Vision
Elektromagnetno zračenje se sastoji od elektromagnetnih talasa koji prenose energiju i kreću se kroz prostor određenom frekvencijom
Imaging / Computer Vision 6/36
Pored elektromagnetne teorije, zračenje se može posmatrati i kao tok čestica (fotona)
Fotoni (diskretni paketi energije) se kreću brzinom svjetlosti i nose energiju ep
2
Ispitivanje proizvoda
Imaging / Computer Vision
h = 6,626x10−34 Js je Planckova konstanta
Energija jednog fotona se obično daje u elektronvoltima (eV)
Imaging / Computer Vision 7/36
Iako fotoni ne nose električni naboj, ova jedinica je korisna, jer se elektromagnetno zračenje obično detektuje interakcijom sa električnim nabojem u senzorima
Ispitivanje proizvoda
Percepcija svjetlosti
Talasna dužina određuje boju
Amplituda određuje intenzitet svjetla
Imaging / Computer Vision 8/36
Ispitivanje proizvoda
Percepcija svjetlosti
Iako se čista bijela svjetlost vidi kao da nema boja, ona u stvari sadrži sve boje vidljivog spektra.
Kad bijela svjetlost osvijetli objekat,
Imaging / Computer Vision 9/36
on selektivno blokira neke boje a reflektuje (odbija) druge.
Samo reflektovane boje doprinose percepciji boja
Ispitivanje proizvoda
Percepcija svjetlosti Ljudsko oko detektuje spektar
kombinacijom fotoosjetljivih ćelija: Ćelije oblika štapića. Ćelije oblika konusa (čepića).
Oko sadrži tri tipa
Imaging / Computer Vision 10/36
Oko sadrži tri tipa konusnih ćelija, koje su osjetljive na svjetlosti kratke, srednje ili duge talasne dužine.
Ispitivanje proizvoda
Percepcija svjetlosti U prirodi boje
nemaju samo jednu talasnu dužinu.
Boja koju vidimo je najdominantnija
k
Imaging / Computer Vision 11/36
u spektru Zasićenost
predstavlja čistoću boje.
Čišća boja ima uži spektar (manje drugih nijansi u spektru).
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Kod analognog fotoaparata se kroz sistem leća (objektiv) osvjetljava film (celuloidna traka sa slojem osjetljivim na svjetlost prije hemijske obrade).
Imaging / Computer Vision 12/36
Kod digitalne kamere osvjetljava se SENZOR.
Senzor se sastoji od velikog broja fotoosjetljivih dioda, koje intenzitet svjetla pretvaraju u električni naboj.
3
Ispitivanje proizvoda
Senzori Optički gubici u fotosenzorima:
1. odbijanje od površine 2. interferencija s tankim filmom3. upijanje u oblozi4 gubici u
Imaging / Computer Vision 13/36
4. gubici u neaktivnim područjima
5. interakciji u dubini poluprovodnika
6. prenos kroz poluvodič
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Pikseli se generišu u dva glavna tipa poluprovodničkih senzora:
a) fotodiodab) MOS kondenzator
( l d d )
Imaging / Computer Vision 14/36
(metal oxide semiconductor)
Ispitivanje proizvoda
Senzori
U pozadini je uvećana slika
Imaging / Computer Vision 15/36
senzora na kojojse vide pikseli(fotodiode)
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Piksel (PIcture ELement)
Imaging / Computer Vision 16/36
Ispitivanje proizvoda
Senzori
CCD (Charge-Coupled Device)
Imaging / Computer Vision 17/36
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
Ispitivanje proizvoda
Senzori
CCD senzor očitava električni naboj. Analog-to-digital konverter (ADC)
pretvara vrijednost svakog piksela u digitalnu veličinu mjerenjem količine
Imaging / Computer Vision 18/36
naboja i pretvaranjem u binarnu formu.
4
Ispitivanje proizvoda
Senzori
CMOS senzori koriste set tranzistoraza svaki piksel kako bi pojačali i prenijeli naboj putem većeg broja žica.
Imaging / Computer Vision 19/36
CMOS signal jedigitalni, tako da mu ne treba ADC.
Ispitivanje proizvoda
Senzori CMOS je osjetljiviji na šum (greške) CMOS troši do 100 x manje struje CCD su se pojavili prije CMOS senzora CMOS ima manju svjetlosnu
Imaging / Computer Vision 20/36
osjetljivost Svjetlosna osjetljivost senzora je
ekvivalentna ISO oznaci filma. Najčešće kamera ima automatsko
podešavanje osjetljivosti na ISO 100, 200 ili 400
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Prikaz prenosa električnog naboja u CCD senzoru
CCD – Charge Coupled Device Monohromatski senzor (registruje
Imaging / Computer Vision 21/36
( g jsamo intenzitet svjetlosti)
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Senzori registruju samo intenzitet svjetla:
Rezultat je crno/bijela (Grayscale) slika
Imaging / Computer Vision 22/36
Ispitivanje proizvoda
Senzori
James Clerk Maxwell je 1860 uslikao istu sliku kroz crveni, zeleni i plavi filter.
Zatim je tako dobijene crno/bijele
Imaging / Computer Vision 23/36
slike projektovao kroz iste filtere, čime je dobio kolor sliku.
Na istom principu rade i današnji kolor senzori.
RGB su aditivne boje
Ispitivanje proizvoda
Senzori Svaki piksel na senzoru ima filter
tako da propušta samo jednu boju Zelenih
piksela ima 2x više jer
Imaging / Computer Vision 24/36
2x više jer je okoosjetljivije na zelenu boju
5
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Interpolacijom se računa boja svakog piksela iz susjednihpiksela
Na slici se
Imaging / Computer Vision 25/36
zelena površina prikazujena osnovu boja8 susjednih piksela
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Nove tehnologije senzora TFA (Thin Film on ASIC)
Imaging / Computer Vision 26/36
LARS (Locally Autoadaptive Sensor)
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Linijski senzori Line-scan sensor
Imaging / Computer Vision 27/36
Ispitivanje proizvoda
Senzori
Linijski senzori (Line-scan sensor)
Imaging / Computer Vision 28/36
Ispitivanje proizvoda
3D Imaging
1D laserska triangulacija
Imaging / Computer Vision 29/36
Tehnika mjerenja impulsnog vremena (pulse time-of-flight)
Interferometrija
Ispitivanje proizvoda
3D Imaging
Fringe projection Na objekat se
projektuje mreža
Imaging / Computer Vision 30/36
6
Ispitivanje proizvoda
3D Imaging
Fringe projection Problem: površine koje su u sjeni
Imaging / Computer Vision 31/36
Ispitivanje proizvoda
3D Imaging
Imaging / Computer Vision 32/36
Ispitivanje proizvoda
3D Imaging
Referentne tačke za pokretni objekat
Imaging / Computer Vision 33/36
Ispitivanje proizvoda
Industrijski CT
CT – Computed Tomography NDT metoda 2D/3D digitalizacije
objekata
Imaging / Computer Vision 34/36
Ispitivanje proizvoda
Industrijski CT
Medicinski CT se okreće oko nepokretnog pacijenta
Imaging / Computer Vision 35/36
Industrijski CT je stacionaran i skenira pokretne proizvode
X-zrake
Ispitivanje proizvoda
Industrijski CT
Projektovanje x-zraka u jednoj ravni iz raznih uglova
Imaging / Computer Vision 36/36
Konusni snop x-zraka skenira veći broj slojeva istovremeno