Készítette: Vámossy Zoltán (Bebis anyagai alapján) 2004 (Stanford, Berkeley, CMU, Birmingham, ELTE, SZTAKI, SzTE anyagok alapján) Képfeldolgozás, alapok

Egy kép többet jelent, mint tízezer szó!

Vámossy Zoltán IAR Képek ábrázolása a szg-ben

Vámossy Zoltán IAR Színes képek

Vámossy Zoltán IAR Képalkotás n A képalkotásnak két fő eleme van: –A képalkotás geometriája, amely során meghatározásra kerül, hogy hova képződik le a jelenet egy pontja a képsíkra –A fény fizikai tulajdonságai, amely meghatározza képpont fényességét a képsíkban a megvilágítás és a felület tulajdonságainak függvényében

Vámossy Zoltán IAR Képek keletkezésének egyszerű modellje n A jelenetet megvilágítja egy egyszerű fényforrás n A jelenet fénysugarakat ver vissza a kamera felé n A kamera érzékeli ezt (kémiai, vagy más úton)

Vámossy Zoltán IAR Pinhole kamera n A legegyszerűbb eszköz, mely a 3D jelenet képét a 2D felületre leképezi n A fénysugarak a “pinhole”-on keresztül haladnak és a képsíkon az objektum fordított állású képe jelenik meg

Vámossy Zoltán IAR Kamera optika n Az aperture-nak nagyobbnak kell lennie, hogy minél több fényt beengedjen n A lencséket az aperture-hoz helyezik, hogy a jelenet minden egyes pontjából érkező fénynyalábot a neki megfelelő pontba fókuszálja a képsíkon

Vámossy Zoltán IAR Képalkotás (folytatás) n A lencse optikai paraméterei –lencse típusa –fókusz távolság –látómező n Photometrikai paraméterek –típus, intenzitás, megvilágítás iránya –a vizsgált felület fényvisszaverési tulajdonságai n Geometriai paraméterek –leképzés (projekció) típusa –kamera helye és orientációja a térben –perspektivikus torzítás (képalkotásból származó)

Vámossy Zoltán IAR Képtorzulás

Vámossy Zoltán IAR A fényről n Az elektromágneses spektrum látható része n A 400 és 700 nanométeres tartományban

Vámossy Zoltán IAR Rövid hullámhossz n Különböző hullámhosszú sugaraknak különböző tulajdonságai vannak n A röntgen sugarak (x-ray) például elegendő energiával rendelkeznek, hogy nagyobb térfogatú anyagba behatoljanak

Vámossy Zoltán IAR Hosszú hullámhossz n Nagy mennyiségű infravörös sugarat bocsátanak ki a meleg objektumok (pl. emberek megkeresése teljes sötétségben)

Vámossy Zoltán IAR Hosszú hullámhossz (folyt.) n “Synthetic aperture radar” (SAR) olyan képalkotó technika, amely egy mesterséges készített mikrohullámú forrást használ egy jelent “szondázásához” n SAR-ra nincsenek hatással az időjárási feltételek, felhők (pl. a Vénus felületéről ilyen módon készítettek képeket)

Vámossy Zoltán IAR Tartomány-képek (range images) n A jelent tárgyairól egy tömbben tárol távolságadatokat n Hang- (sonar) vagy lézereszközt alkalmaznak erre a feladatra

Vámossy Zoltán IAR Ultrahangos képek (Sonic images) n A visszavert hanghullámok segítségével készülnek n Magas frekvenciás hanghullámokat használnak a felbontás növelése érdekében

Vámossy Zoltán IAR CCD (Charged-Coupled Device) kamerák n Parányi szilárdtest cellák a fényenergiát elektromos energiává alakítják n A képsík mint egy digitális memória funkcionál, amelyből sorról sorra olvasható ki az információ

Vámossy Zoltán IAR Digitalizálók (frame grabber) n A CCD kamerákat általában egy kártyába kötik be a szg-ben, ez a frame grabber kártya n Ez a kártya digitalizálja a jeleket és egy memóriában tárolja (frame buffer).

Vámossy Zoltán IAR 2004 Kép digitalizálás (image digitization) n A mintavételezés (Sampling) azt jelenti, hogy véges sok pontban megmérjük a képértéket (intenzitást) n A kvantálás (Quantization) a mintavételezett pontokban megmért értékek általában egész számmal történő reprezentációja

Vámossy Zoltán IAR Kép digitalizálás (image digitization)

Vámossy Zoltán IAR Kvantálás (példa) n 256 szint (8bits/pixel) 32 szint (5 bits/pixel) 16 szint (4 bits/pixel) n 8 szint (3 bits/pixel) 4 szint (2 bits/pixel) 2 szint (1 bit/pixel)

Vámossy Zoltán IAR Mintavételezés (példa) eredeti kép 2-es faktor 4-es faktor 8-as faktor

Vámossy Zoltán IAR Digitális kép n Képet egész számokat tartalmazó tömbbel reprezentálunk n Az egész szám az adott pont sötétségét, vagy világosságát jelenti n N: # sorok, M: # oszlopok, Q: # szürkeségi szintek –N =, M =, Q = (q # bits/pixel) –Tároláshoz szükséges: NxMxQ (pl., N=M=1024, q=8, 1MB)

Vámossy Zoltán IAR Kép koordinátarendszer

Vámossy Zoltán IAR Képfájl formátumok n Általános képformátum modellje (sorról sorra, sorok folytonosan helyezkednek el) n A fejléc (header) minimum a szélességet és a magasságot tartalmazza n A legtöbb fejléc egyfajta aláírást (signature) vagy “magic number”-t tartalmaz, amely a fájlformátumot azonosítja

Vámossy Zoltán IAR Néhány fájlformátum n GIF (Graphic Interchange Format) n PNG (Portable Network Graphics) n JPEG (Joint Photographic Experts Group) n TIFF (Tagged Image File Format) n PGM (Portable Gray Map) n BMP

Vámossy Zoltán IAR Képfájl formátumok

Vámossy Zoltán IAR PGM format n Szürkeségi képekre (8 bits/pixel) n Hasonló formátumok: –PBM (Portable Bitmap), bináris képekre (1 bit/pixel) –PPM (Portable Pixelmap), színes képekre (24 bits/pixel) ASCII vagy bináris (raw) tárolás

Vámossy Zoltán IAR ASCII illetve Raw formátum n ASCII formátum előnyei: –Szövegszerkesztővel módosíthatók a pixelértékek –Raw esetében nem nyomtatható karakterek is vannak n Raw formátum előnyei: –Sokkal tömörebb, mint az ASCII formátum –Pixel értékek egyetlen karakteren vannak kódolva