Az emberi látás Segédanyag a Villamosmérnöki Szak

Az előadások a következő témára: "Az emberi látás Segédanyag a Villamosmérnöki Szak"— Előadás másolata:

1 Az emberi látás Segédanyag a Villamosmérnöki Szak
“A képtechnika alapjai” c. tárgyához Belső használatra! BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2003 szeptember

2 Az emberi látás A szem felépítése 1 üvegtest 2 sugártest 3 szaruhártya
4 csarnok 5 szemlencse 6 szivárványhártya 7 ínhártya 8 érhártya 9 retina 10 központi mélyedés 12 vakfolt

3 Egy idegsejt felépítése
Elektromos modell Dendrit Axon Szinapszis

4 Az ideghártya (retina)
Érzékelő sejtek: pálcikák, csapok látóbíbor: rodopszin, jodopszin, cianopszin Bipoláris sejtek Ganglionsejtek

5 Érzékelők (receptor-sejtek)
egy kis statisztika Retina: kb. 120 millió pálcika, ugyanennyi csap Látóideg: kb. 1 millió idegszál ( 2-3 mm) Központi mélyedés: csap, 0 pálcika Sárga folt ( 2-3 mm): már pálcikák is vannak Csapsűrűség: /mm2  5000/mm2 Pálcika sűrűség: 0  /mm2  5000/mm2 Vakfolt: centrumtól 4-5 mm-re

6 A látóidegek lefutása az agyban

7 Az emberi szem látótere

8 A szem felbontóképessége Snellen villa, Landoldt gyűrű
A mérés módja: Snellen villa, Landoldt gyűrű Látásélesség = 1/legfinomabb részlet látószöge (szögperc)

9 A szem felbontóképessége A felbontóképesség függése a megvilágítástól

10 A képközvetítés felbontás igénye
230 fok látószög, 1 fokperc felbontás: 23060=3600 pixel Tehát az igény: 3600  2400 pixel Nézzük, mit nyújt a film, a TV!

11 Egyes képhordozók képpont számának összehasonlítása
A foto felbontóképességet 100 vonal/mm = 200 pixel/mm számolva

12 Egyes képhordozók képpont számának összehasonlítása

13 Villódzásérzet, fúziós frekvencia
Erősen függ a fényintenzitástól! 80 Hz fölött 0! A modulációs mélység értelmezéséhez

14 Villódzásérzet, fúziós frekvencia
Világítás fU = 50 Hz  ffény = 100 Hz Mozifilm 24 kocka/sec 2-3 ágú pilla

15 Villódzásérzet, fúziós frekvencia Váltottsoros letapogatás
Televízió Váltottsoros letapogatás 25 kép/sec = 50 félkép/sec Számítógépi monitornak nem alkalmas!

16 Az adaptáció Mechanizmusai: pupilla méret változtatás
látóbíbor mennyiség csökkenése pálcikák csoport-képzése

17 Spektrális érzékenység, színlátás

18 Színlátás, színmérés Young, Helmholtz, Maxwell Az RGB alapszínek:
R G B Hullámhossz [nm] , , ,8 Intenzitás [rel] , ,06 Az RGB alapszínek: CIE (Commission Internationale d'Éclairage) 1931

19 A spektrális alapszín-összetevő függvények

20 Az RGB összetevők számítása Grassmann törvény, metamer színek
folytonos x() hullámhosszeloszlású fény esetén Grassmann törvény, metamer színek

21 Additív színkeverés Legyen x() = x1() + x2() ! Vektoros összegzés !

22 Additív színkeverés, r,g koordinaták

23 Az r,g koordinaták Fehér: r=g=b=0,33 

24 Két szín összege az r,g síkon a két színt összekötő egyenesen fekszik
Színek összegzése Két szín összege az r,g síkon a két színt összekötő egyenesen fekszik  

25 Az X,Y,Z színrendszer Homogén lineáris transzformáció. Szempontok:
minden valós színingernek pozitív szín- összetevők feleljenek meg, az R=G=B fehérnek X=Y=Z feleljen meg, az Y összetevő egyúttal adja ki a fény- sűrűséget.

26 CIE színdiagram “Patkódiagram”
Az X,Y,Z színrendszer CIE színdiagram “Patkódiagram”

27 A fekete test sugárzás vonala a patkódiagramon

28 A CIE x,y,z spektrális színösszetevő függvények
Valós szűrőkkel megvalósíthatók!

29 Színekre bontás képfelvételkor
Állókép: színszűrők váltása is megoldás Mozgókép: a fényút háromfelé hasítása, három felvevő eszköz Fotodióda mátrix képfelvevő IC, mikro színszűrő elemekkel Milyen legyen a szűrő? RGB szűrő (közvetlenül használható, de a negatív r() ág miatt tökéletlen) XYZ szűrő (csak transzformálás után vezérelheti az RGB megjelenítőt)

30 A katódsugár-csöves monitor szín-visszaadása
FCC alapszínek, ~ átlagos fénypor (FCC = Federal Connunications Commission, USA)

31 A C,M,Y színkoordinaták C = 1 - R M = 1 - G Y = 1 - B
Ha R,G,B az egységkockában van C = 1 - R M = 1 - G Y = 1 - B C = Cyan, M = Magenta, Y = Yellow Komplementer színek A szubtraktív színkeverés alapszínei

32 Színrendszerek a számítógépes grafikában
Hue, Saturation, Lightness

33 Az I,H,S színrendszer I = intensity, H = hue, S = saturation
Ez nemlineáris transzformáció! I = intensity, H = hue, S = saturation Hasonlóak: HLS, HSV

34 A HLS színrendszer Rh = R - min(R,G,B) Gh = G - min(R,G,B)
Bh = B - min(R,G,B) Ha Rh = Gh = Bh = 0 nincs szín Ha kettő zérus a harmadik a szín (R 0o, G 120o, B 240o) Ha egy zérus (pl. az Rh)

35 A HLS színrendszer R,G,B a [0,1] tartományba normálva!