Vizijski sustavi

Vizijski sustaviVizijski sustavi

SadržajSadržaj

1.1. Svjetlo i elektromagnetski Svjetlo i elektromagnetski spektarspektar

2.2. Elementi vizualne percepcijeElementi vizualne percepcije

3.3. Osnove digitalne obrade slikeOsnove digitalne obrade slike

4.4. Akvizicija slikeAkvizicija slike

5.5. Osnovne relacije među Osnovne relacije među pikselimapikselima

Svjetlo i elektromagnetski Svjetlo i elektromagnetski spektarspektar

Elektromagnetski spektarElektromagnetski spektar

Vidljivi dio spektraVidljivi dio spektra

Svojstva vidljive svjetlosti Svojstva vidljive svjetlosti

• BrzinaBrzina• Valna duljinaValna duljina• IntenzitetIntenzitet• PolarizacijaPolarizacija

Brzina Brzina

- 299,792,458 m/s u - 299,792,458 m/s u vakuumuvakuumu

RefrakcijaRefrakcija

- Prijelaz iz jednog medija u - Prijelaz iz jednog medija u drugidrugi

- Promjena smjera, brzine i - Promjena smjera, brzine i valne duljinevalne duljine

RefrakcijaRefrakcija

Valna duljinaValna duljina

- 400–700 nm- 400–700 nm

- Spektar boja sastoji se od šest - Spektar boja sastoji se od šest dijelova:dijelova:

ljubičasti, plavi, zeleni, žuti, ljubičasti, plavi, zeleni, žuti, narančasti, crveninarančasti, crveni

PolarizacijaPolarizacija

- Moguće orijentacije oscilacija - Moguće orijentacije oscilacija paralelne paralelne

sa smjerom širenja valne frontesa smjerom širenja valne fronte

Elementi vizualne Elementi vizualne percepcijepercepcije

Elementi vizualne percepcijeElementi vizualne percepcije

- Izlaz sustava za obradu slike često je - Izlaz sustava za obradu slike često je namijenjen za ljudsku interpretacijunamijenjen za ljudsku interpretaciju

- Ljudski sustav percepcije jedan je od - Ljudski sustav percepcije jedan je od najsavršenijih u prirodinajsavršenijih u prirodi

- Ljudski sustav je osnova i služi kao - Ljudski sustav je osnova i služi kao model za umjetne sustavemodel za umjetne sustave

- Interdisciplinarni karakter istraživanja- Interdisciplinarni karakter istraživanja

Model ljudskog vizualnog Model ljudskog vizualnog sustavasustava

Struktura ljudskog okaStruktura ljudskog oka

- Vanjski dijelovi - Vanjski dijelovi okaoka


- Unutarnji dijelovi - Unutarnji dijelovi okaoka


Oko 120 milijuna Oko 120 milijuna Velika osjetljivost, specijalizirani za gledanje u Velika osjetljivost, specijalizirani za gledanje u

mraku mraku Više vidnog pigmenta, hvataju više fotona Više vidnog pigmenta, hvataju više fotona Veliko pojačavanje signala, detekcija već Veliko pojačavanje signala, detekcija već

jednog fotona jednog fotona Najosjetljiviji na svjetlo valne duljine 505 nm Najosjetljiviji na svjetlo valne duljine 505 nm Spora adaptacija na mrak (oko 30 minuta) Spora adaptacija na mrak (oko 30 minuta) Slaba oštrina vida Slaba oštrina vida Akromatski Akromatski

Oko 6,5 milijuna Oko 6,5 milijuna Manja osjetljivost, specijalizirani za gledanje po Manja osjetljivost, specijalizirani za gledanje po

danu danu Manje fotopigmenta Manje fotopigmenta Manje pojačavanje signala Manje pojačavanje signala Najosjetljiviji na svjetlo valne duljine 555 nm Najosjetljiviji na svjetlo valne duljine 555 nm Brza adaptacija na mrak (oko 5 minuta) Brza adaptacija na mrak (oko 5 minuta) Velika oštrina vida Velika oštrina vida Kromatski Kromatski

ŠtapićŠtapićii

ČunjićČunjićii

Formiranje slike na mrežniciFormiranje slike na mrežnici

- - Udaljenost od leće do mrežnice je Udaljenost od leće do mrežnice je oko 17 mmoko 17 mm

Prilagođavanje i razlikovanjePrilagođavanje i razlikovanje

- Raspon svjetline na koju se ljudsko oko - Raspon svjetline na koju se ljudsko oko može priviknuti vrlo je velikamože priviknuti vrlo je velika

- Vizualni sustav ne radi istovremeno u - Vizualni sustav ne radi istovremeno u cijelom rasponu svjetlinecijelom rasponu svjetline

- Ljudski vizualni sustav je osnova i služi - Ljudski vizualni sustav je osnova i služi kao model za umjetne sustavekao model za umjetne sustave

- Raspon svjetlina koje se istovremeno - Raspon svjetlina koje se istovremeno mogu razlikovati je vrlo malenmogu razlikovati je vrlo malen

Osjetljivost na kontrastOsjetljivost na kontrast

- - ∆I∆I se povećava od nule sve dok se ne se povećava od nule sve dok se ne primijeti razlika u svjetlini između primijeti razlika u svjetlini između kruga i pozadinekruga i pozadine

Efekt istovremenog kontrastaEfekt istovremenog kontrasta

- Prema Weberovom zakonu ljudski vid je - Prema Weberovom zakonu ljudski vid je osjetljiv na kontrast, odnosno na relativni osjetljiv na kontrast, odnosno na relativni odnos, a ne ne apsolutni iznos luminancijeodnos, a ne ne apsolutni iznos luminancije

Machov efektMachov efekt

- Rubovi dijela slike različitih luminancija - Rubovi dijela slike različitih luminancija se više ističuse više ističu

Vizualne iluzijeVizualne iluzije

- Subjektivne konture- Subjektivne konture

- Hermanov raster- Hermanov raster

Vizualne iluzijeVizualne iluzije

- Ljudski vizualni sustav - Ljudski vizualni sustav nadopunjava nadopunjava nepostojeću nepostojeću informaciju ili krivo informaciju ili krivo shvaća geometrijska shvaća geometrijska svojstva objekatasvojstva objekata

Akvizicija slikeAkvizicija slike

SenzoriSenzori

- Da bi snimili zračenje u određenom - Da bi snimili zračenje u određenom području spektra potreban je senzor području spektra potreban je senzor koji detektira zračenje u istom područjukoji detektira zračenje u istom području

- Valna duljina svjetla mora biti manja od - Valna duljina svjetla mora biti manja od veličina objektaveličina objekta

Značajke izvora svjetlaZnačajke izvora svjetla

- Snaga zračenja- Snaga zračenja

- Luminancija- Luminancija

- Svjetlina- Svjetlina

Senzori i akvizicija slikeSenzori i akvizicija slike

- Potrebna je akvizicija da bi se mogla - Potrebna je akvizicija da bi se mogla vršiti računalna obradavršiti računalna obrada

- Senzor mjeri svjetlo koje se odbija od - Senzor mjeri svjetlo koje se odbija od objekata u sceniobjekata u sceni

Prostorni raspored senzoraProstorni raspored senzora

- Individualni senzor- Individualni senzor

- Linijski senzor- Linijski senzor

- Polje senzora- Polje senzora

Individualni senzorIndividualni senzor

- Najčešće fotodioda- Najčešće fotodioda

- Izlazni napon proporcionalan intenzitetu - Izlazni napon proporcionalan intenzitetu svjetlasvjetla

Individualni senzorIndividualni senzor

- Primjer: drum scanners- Primjer: drum scanners

Linijski senzorLinijski senzor

- Koristi se niz pojedinačnih senzora- Koristi se niz pojedinačnih senzora

- Ubrzana akvizicija slike- Ubrzana akvizicija slike

Linijski senzorLinijski senzor

- Raspored može biti linijski ili kružni- Raspored može biti linijski ili kružni

Polje senzoraPolje senzora

- CCD ili CMOS senzori- CCD ili CMOS senzori

- Ubrzana akvizicija slike- Ubrzana akvizicija slike

Polje senzoraPolje senzora

- Formiranje slike pomoću polja - Formiranje slike pomoću polja senzorasenzora

Primjeri slika dobivenih pomoću gama Primjeri slika dobivenih pomoću gama zrakazraka

Primjeri slika dobivenih pomoću X Primjeri slika dobivenih pomoću X zrakazraka

Primjeri slika dobivenih pomoću Primjeri slika dobivenih pomoću ultraljubičastih zrakaultraljubičastih zraka

Primjeri slika u mikroskopskim Primjeri slika u mikroskopskim primjenamaprimjenama

Primjeri multispektralnih slikaPrimjeri multispektralnih slika

Primjeri infracrvenih slikaPrimjeri infracrvenih slika

Primjeri slika snimljenih korištenjem Primjeri slika snimljenih korištenjem mikrovalovamikrovalova

Osnove digitalne obrade Osnove digitalne obrade slikeslike

Model formiranja slikeModel formiranja slike

- Slika - Slika f(x, y)f(x, y) je dvodimenzionalna funkcija je dvodimenzionalna funkcija intenziteta svjetlaintenziteta svjetla

f (x, y), 0<f (x, y)<∞f (x, y), 0<f (x, y)<∞

- Objekti oko nas osvijetljeni su nekim - Objekti oko nas osvijetljeni su nekim izvorom svjetlostiizvorom svjetlosti

- Slike koje vidimo su svjetlo reflektirano od - Slike koje vidimo su svjetlo reflektirano od objekata u sceniobjekata u sceni


- Reflektirano svjetlo ovisi o dvije komponente:- Reflektirano svjetlo ovisi o dvije komponente:

- - svjetlo kojim je scena osvijetljenasvjetlo kojim je scena osvijetljena

- svjetlo koje objekti reflektiraju- svjetlo koje objekti reflektiraju

- Intenzitet reflektiranog svjetla definiran je - Intenzitet reflektiranog svjetla definiran je umnoškom te dvije veličineumnoškom te dvije veličine


Digitalizacija (uzorkovanje Digitalizacija (uzorkovanje kvantizacija) slikekvantizacija) slike

Formiranje digitalne slikeFormiranje digitalne slike

Zahtjevi za pohranu digitalnih Zahtjevi za pohranu digitalnih slikaslika

RezolucijaRezolucija

Prostorna rezolucijaProstorna rezolucija

Rezolucija po nivoima sivogRezolucija po nivoima sivog

Rezolucija po nivoima sivogRezolucija po nivoima sivog

Primjeri korištenja obrade Primjeri korištenja obrade slikeslike

Primjeri korištenja obrade Primjeri korištenja obrade slikeslike

Osnovne relacije među Osnovne relacije među pikselimapikselima

Osnove digitalne geometrijeOsnove digitalne geometrije

- Susjedstvo piksela- Susjedstvo piksela

- Relacija susjedstva- Relacija susjedstva

- Povezanost- Povezanost

- Regije- Regije

- Granice- Granice

- Mjere udaljenosti- Mjere udaljenosti

Susjedni pikseliSusjedni pikseli

- Susjedi piksela - Susjedi piksela ””pp”” na poziciji na poziciji (x, (x, y)y)::

Horizontalni i vertikalniHorizontalni i vertikalni

(x+1, y), (x-1, y), (x, y+1), (x, y-(x+1, y), (x-1, y), (x, y+1), (x, y-1)1)


- 4 susjedstvo piksela - 4 susjedstvo piksela pp: : NN44 (p) (p)

)(4 pN )(4 pN


- Susjedi piksela - Susjedi piksela ””pp”” na poziciji na poziciji (x, (x, y)y)::

DijagonalniDijagonalni

(x+1, y+1), (x+1, y-1), (x-1, y+1), (x+1, y+1), (x+1, y-1), (x-1, y+1), (x-1, y-1)(x-1, y-1)


- Dijagonalni susjedi - Dijagonalni susjedi pp: : NNDD (p) (p)

)(4 pN )(4 pN


- Susjedi piksela - Susjedi piksela ””pp”” na poziciji na poziciji (x, y)(x, y)::

Zbroj horizontalnih, vertikalnih i i Zbroj horizontalnih, vertikalnih i i dijagonalnihdijagonalnih

NN44 (p)+ (p)+NNDD (p) (p)


- 8 susjedstvo piksela - 8 susjedstvo piksela pp: : NN88 (p) (p)

)(4 pN )(4 pN

Relacije susjedstvaRelacije susjedstva

- 4 susjedstvo piksela - 4 susjedstvo piksela pp i i qq:: q∈ q∈ NN44 (p)(p)

- 8 susjedstvo piksela - 8 susjedstvo piksela pp i i qq: : q∈ q∈ NN88 (p)(p)

PovezanostPovezanost

- Pikseli su povezani ako postoji - Pikseli su povezani ako postoji putanja između njihputanja između njih

- Za svaki piksel - Za svaki piksel p∈ S p∈ S skup svih piksela koji su povezani s pikselom p zove se povezana komponenta od SS

- Ako SS ima samo jednu povezanu komponentu tada je SS povezani skup

RegijaRegija

- Regija je podskup piksela slike koji - Regija je podskup piksela slike koji su međusobno povezanisu međusobno povezani

Funkcije udaljenosti: City Funkcije udaljenosti: City blockblock

- - DD4 4 udaljenost (city block)udaljenost (city block)

- Pikseli DD44=1 su 4 – susjedi od p središnjeg piksela

Funkcije udaljenosti: Funkcije udaljenosti: ChessboardChessboard

- - DD88 udaljenost (chessboard)udaljenost (chessboard)

- Pikseli DD88=1 su 8 – susjedi od p središnjeg piksela

Hvala na pažnjiHvala na pažnji

Documents

Vizijski sustavi