Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés

Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés
Gépi Látás 2. hét A reflexió szerepe Kameramodellek Megjelenítők Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz
A reflexió szerepe Az objektumról szerzett információnk, a KÉP, három hatás eredőjeként alakul ki. Ezek a megvilágítás tulajdonságai, az érzékelő szerv (szem, kamera, fényképezőgép, stb.) átviteli jellemzői, és maga az észlelendő objektum tulajdonságai. Kérdés: mi az összefüggés? Lehetséges-e a visszaállítás? Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Az objektum alakját egy kétváltozós függvény írja le.
Végezzük el ennek vizsgálatát differenciálanalízissel Szemlélési irány Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Egy és kétváltozós függvény és annak első és második deriváltja
x f(x) x f’(x)  x f’’(x)  x f’’(x,y)  x f(x,y) x f’(x,y) y y y Egy és kétváltozós függvény és annak első és második deriváltja Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

x f(x) x f(x) Az ábrázoláshoz forgassuk el, és a függvényértéknek feleltessünk meg szürkeségi szinteket x y f(x,y) x y f '(x,y) x y f ''(x,y) Távolság Intenzitás Kontúr Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Vegyük szemügyre alaposabban! x y f(x,y) x y f '(x,y) Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Mit mond a Lambert reflexiós törvény?
A Lambert modell alapján készülő intenzitás képek valójában az objektum formáját leíró függvény deriváltjaként értelmezhetőek! Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Szimuláció: a felületfüggvény normálisváltozásának képe Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Derivált, mint intenzitáskép Minolta 700 scanner gyári tesztkép Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Nem egyértelmű a leképzés az abszolutérték képzés miatt! Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Nem egyértelmű esetek A bal oldali képen nem dönthető el egyértelműen a konvexitás Jobb oldali kép: világosság mélység Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Diffúz reflexiós modell Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Diffúz árnyalás tükrözéssel kiegészítve Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Áttetszőség hatása Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Koordináta transzformáció
Pl.: eltolás: (X;Y;Z)-ből (X0;Y0;Z0)-ba X*=X+X0 Y*=Y+Y0 Z*=Z+Z0 Mátrix forma Kiegészítés szimmetrikus mátrixra Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Koordináta transzformáció
Minden pontra és transzformációra A egy 4x4-es mátrix v egy oszlopvektor v * egy sorvektor Eltolásra Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Koordináta transzformációk
Skálázás Megszorozza a koordinátákat Sx,Sy,Sz -vel az X,Y,és Z tengelyek mentén Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Forgatás Z Y X    Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Komplex transzformációkat a mátrixok láncolásával valósítjuk meg, pl.: DE! A mátrixok szorzása nem kommutatív! Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Az inverz transzformáció elemi műveletnél könnyen végrehajtható: Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Az egységmátrix definíciója: é 1 L ù ê ú 1 ì 1 ha i = L j ê ú I = , d = í ê 1 ú i, j L ha i î j ê ú ë M M M O û minden mátrixra és így inverze Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Inverz mátrix számítása n å det A = a ( - 1 ) ( i + j ) det A ahol A egy (n - 1)x(n - 1) mátrix ij ij ij i = 1 ha Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Perspektív transzformáció
(X,Y,Z) Képsík (x,y) z,Z y,Y x,X  Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Homogén koordinátákkal: A perspektív transzformáció mátrixa Vektoros formában: Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Legyen c w vetített megfelelője a képsíkon: Normalizálás után 3D-be visszatérve: Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

; Az inverz transzformáció: ha (x0,y0,0) egy képsíkon fekvő pont: azaz a Z koordináta mindig 0, a projekció többértelmű! Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

(x0,y0) sok egy egyenesbe eső pontnak feleltethető meg Az inverz transzformációhoz legalább egy koordinátát ismerni kell! Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Kamera modell z w c y x w0 r Z X Y Y0 X0 Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Kamera modell Kamera koordinátarendszer: x,y,z Világkoordináta rendszer: X,Y,Z : szög x és X között (pan) : szög z és Z között (tilt) w0: kamera közép eltolás r: gimbális közép eltolás 1. lépés: gimbális közép az origóba 2. lépés: pan és tilt kompenzáció 3. lépés: képsík közép az origóba 4. lépés: perspektív transzformáció Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Kamera modell Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Monitorok jellemző adatai
Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

FOLYADÉK-KRISTÁLYOS KIJELZŐK
Fridrich Reinitzer, 1922 Ezek az anyagok a folyadékhoz hasonlóak, de kristályos rendezetségűek Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

LCD TÍPUSOK Dinamikus szóráson alapuló Térvezérléses DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic) TFT (Thin Film Transistor) Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Dual-Scan Twisted Nematic (DSTN) kijelző Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Vékony-film tranzisztor (Thin Film Transistor, TFT) kijelző Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

PROJEKTOROK A latin projekció szóból: jelentése vetítés Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

CRT PROJEKTOROK Katódsugárcső Optika Vetítőfelület Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

CRT (Cathod Ray Tube) projektorok
Működése elve megegyezik a hagyományos TV illetve monitorokéval. 3 darab elektroncső az egyes additív színösszetevőkhöz. Előnyei A képalkotási módszer nem pixel alapú, a legjobb képminőség érhető el Szép színátmenetek, színárnyalatok Csövek hosszú élettartamúak Hátrányai Nagy és nehéz Csövek drágák Nem ad olyan fényes képet mint az LCD vagy DLP projektorok Nehéz beállítani, és folyamatos karbantarást igényel Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

LCD (Liquid Crystal Display) projektorok
A képet szintén 3 színkomponenséből állítják elő, 3 LCD panel segítségével. Két egymásra merőleges polarizátor, ezek között pixelenként egy-egy folyadékkristály molekula. A folyadékkristály képes a rajta áthaladó fény polarizációját a rajta eső feszültség függvényében megváltoztatni. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

LCD (Liquid Crystal Display) projektorok
Előnyei Kicsi és könnyű Egyszerű a beállítása Fényesebb a képe a CRT-nél Hátrányai Pixeleződés Gyenge fekete szín Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

LCD projketorokban fontos elem a dikroikus tükör, azaz a sugárosztó tükör Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

EGY LCD-S PROJEKTOR Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

HÁROM LCD-S PROJEKTOR Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

DMD (Digital Micromirror Device)
Kb. 2 millió kis mikroszkopikus tükör két dimenziós rácsba rendezve. A tükrök egyenként 10 fokkal dönthetők meg. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

DLP (Digital Light Processing) projektorok
A projektor lelke a DMD chip. A tükrök forgatásával a panelre irányított fény visszaverődése pixelenként szabályozható: sötét vagy világos szín jelenik meg az adott pixel helyén. Árnyalatok képzése pulzusszélesség modulációval. Egy DMD esetén a panel és a fényforrás között egy színkerék szabályozza az éppen aktuális megvilágítás színét. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Egy-paneles DLP projektorok
Négy rész: három alapszín + fehér a nagyobb fényesség és élesség céljából. A kerék min fordulat/perc sebességgel forog, a DMD ehhez szinkronizálva mindig az aktuális színhez tartozó képet állítja elő. Az átlagolást végül az agyunk végzi el. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Három-paneles DLP projektorok
Nagyobb elérhető fényesség és felbontás A paneleken kívül ugyanúgy működik mint egy LCD projektor. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

DLP (Digital Light Processing) projektorok
Előnyei Kicsi és könnyű Egyszerű a beállítása Fényesebb a képe a CRT-nél Kevésbé pixeleződik mint az LCD Színei szebbek mint az LCD-nek Képpontok nem égnek be Hártányai Szivárvány effekt Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Nagyméretű 3D megjelenítők és alkalmazásuk

A binokuláris látás A hatás: két szemünk által közvetített képeken tapasztalt kisfokú eltérés a perspektívában A két kép közötti eltérés: parallax Agyunk ezt alakítja át mélységi információvá. A térhatású vetítés elve: a binokuláris látáshoz szükséges alapok mesterséges úton való megteremtése. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Lehetséges parallax típusok
Ajánlott a lehetséges minél kisebb értékű parallax használata. Túl nagy pozitív ill. divergens parallax szemmegerőltető hatású. Akkomodáció és konvergencia, együttes kezelésük születésünktől kezdve. Hatásuk növekvő távolságokra egyre csökken. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Történeti áttekintés 1940: első sikeres nagyközönségnek szóló térhatású film vetítése (Chrysler autó összeszerelése) A ma is egyeduralkodó technológia ősi változata, sok problémával. Az 1950-es években térhatású horror és sci-fi mozik hulláma. 1980-as években egyprojektoros probálkozások. Anaglyph technika: elkülönítés színösszetevők alapján. Vectorgraph: a Polaroid cég találmánya. Két tekercs, polarizáló festékkel átfestett, majd összeragasztott tekercs film és a megfelelő szemüveg segítségével működik. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Színek hullámhossza alapján történő szétválasztás
Két különböző színű lencsével ellátott szemüveget használatával (tipikusan pirosat és valamely kontraszt színt, kéket, zöldet, vagy ciánt). A kivetített képen a két kép ezen összetevőjét ábrázoljuk. Az eljárásnak az előnye, hogy nagyon olcsó, viszont hátránya, hogy a színskála korlátozott. Másik megoldás: az egyes színtartományokat két részre bontjuk és ezekkel vetítjük ki a két képet. Ennek előnye, hogy jó minőségű szétválasztást biztosít, hátránya, hogy a színskála korlátozott, és fényerősség csökkenést is eredményez. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

A fény polarizációja által történő szétválasztás
Természetes fény: sok atom spontán, rendezetlen hullámkibocsátása, benne egyenlő mértékben találhatók minden irányban rezgő összetevők. Polarizátor segítségével elérhetjük, hogy a fénynek csak az általunk meghatározott irányban rezgő összetevőjét engedje át. A két legelterjedtebb technika a lineáris, és a körkörös polarizáció. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Lineáris polarizáció A polarizátor csak a megfelelő irányban polarizált fényt engedi át. Két polarizátor használata esetén: ha az irányok párhuzamosak, a második átengedi az első által polarizált fényt. Ha merőlegesek, akkor viszont elnyeli. Ezen két szélsőérték közötti átmenet esetén az átengedett fényintenzitás mértékét Malus törvénye alapján határozhatjuk meg: I=I0 cos2(α) Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Lineáris polarizáció Az eljárás során a két különböző képet egymásra merőleges egyenesek mentén polarizáljuk (függőleges és vízszintes), majd ezeket vetítjük ki. A közönség olyan szemüveget visel, melynek két lencséje ugyanezen irányok mentén polarizált, így elérhetjük, hogy a két szem külön-külön csak a neki megfelelő képet lássa. Az emberi szem (egyes rovarokéval ellentétben) nem érzékeny a fény polarizációjára, így az eljárás nem okoz minőségbeli romlást. A technika előnye, hogy költség-hatékony, ugyanakkor hátránya, hogy a fej dőlésszögétől függően a sztereo-érzet csorbát szenvedhet, mivel a másik szem képe átszűrődik Malus törvényének értelmében. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Körkörös polarizáció Kiküszöböli az előző anomáliát. Egy lencse egy lineáris polarizátorból, valamint egy lambda/4 lapkából áll. Ez a lencse drágább a hagyományos lineárisnál. További probléma: a lambda/4 lapka csak azon a hullámhosszon működik jól, amelyre tervezték (tipikusan 550 nm-en) A szemüveg lencséi különböző forgásirányban polarizáltak, ugyanígy az egyes projektorok képei is. A módszer nem érzékeny a fej dőlésszögére, hiszen csak a polarizáció forgásiránya a meghatározó. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Passzív sztereo módszerek
Minden olyan kialakítás, melynél a képgeneráló rendszer, valamint a kivetítő egységen kívül semmilyen másik rendszerösszetevővel nem történik interakció. Ilyen kialakításúak a két projektoros rendszerek, melyeknél az egyes projektorok képei egymásra merőleges irányban polarizáltak. A közönség ennek megfelelően polarizált passzív sztereo szemüveget visel. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Aktív sztereo módszerek
A generáló- és kivetítő rendszeren kívül külön szinkronizáció történik más összetevőkkel. Ilyenek a ZScreen, valamint az aktív sztereo szemüvegek. Az aktív sztereo szemüveg egy-egy oldalán egy zár-szerkezet van elhelyezve, mely csak a megfelelő kép kivetítésénél van nyitva, az ellentétes szem képénél lezár. A projektor és a szemüveg közötti szinkronizációt infravörös vezérléssel oldják meg. A projektor oldaláról követelmény, hogy képes legyen kétszeres frissítési idővel dolgozni, hogy a vibrálást elkerüljük. A ZScreen egy olyan dinamikus optikai szűrő, amely hardware-es vagy software-es vezérléssel képes a rajta áthaladó fény polarizációjának irányát változtatni. Ezzel a technikával egy projektor is elegendő dupla frissítési sebességgel. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Egy kivetítős elrendezés
A jobb és bal képet felváltva vetítjük, amihez szükséges a kétszeres frissítési idő a vibrálás elkerülése végett. Az LCD kivetítők nem alkalmazhatók, mert a függőleges irányú frissítésük nem elég nagy. A ZScreen vagy aktív sztereo szemüveg szükséges. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Két kivetítős elrendezés
Elegendő a normál frissítési idő, a két kivetítő elé egy-egy polarizátor van helyezve, egymásra merőleges polarizációs egyenessel. 2 CRT kivetítő használata biztosítja a legjobb felbontást. 2 DLP-vel pedig a világosabb térben való megjelenítéshez ajánlott. 2 LCD projektor esetén a polarizáció az eszköz belsejében megoldható. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Sztereo lumen A fény polarizációja során a fényesség kevesebb, mint fele kerül átvitelre . Dupla frissítési idővel működő projektoroknál a jobb és bal kép között feleződik az érték. Továbbá a két kép közötti kihagyás (a megfelelő szétválasztás végett) tovább csökkenti az átvitt fényt. A hatékonyság kb. 45%. A polarizáló szemüveg a már korábban polarizált fénynek kb. 85%-át engedi át. Aktív szemüveg esetén a zárszerkezetes megoldás kb. 45%-os átvitelt biztosít, mivel a zárak véges idő alatt záródnak. Belső polarizációt használó LCD kivetítők a fény 70%-át képesek produkálni. Az egyes technikák eredő átvitelét az egyes komponensek átvitelének szorzata adja. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Több csatornás elrendezés
Egy 3x5 méteres felületnél a felbontás a 95 millió pixelt is meghaladhatja (ami 57 billió pixel/sec-ot jelent). Ez problémákat vet fel mind a megjelenítésre kerülő képek generálása, ill. átvitele során, mind a megjelenítő eszköz kiválasztása során. Előbbiek könnyebben áthidalhatók több számítógép egyidejű párhuzamos használatával. Több projektor együttes használata végeredményben költséghatékonyabb kialakítást tehet lehetővé. Két projektor között felosztva a képet a vetítőfelülettől mért távolság a felére csökken, ami a rendszer által lefoglalt terület méretét is lecsökkenti. További lehetőség a hátulról való megvilágítás, melynél speciális tükrök használatával a helyigény tovább redukálható. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Több csatornás elrendezés problémái
A felosztott kivetítésnél a gyakorlatlan szemlélődő számára is dominánsan jelentkeznek az egyes kivetítők közötti különbségek Feltűnő átmenetek Eltérő színmegjelenítés Rosszul beállított elhelyezkedés Nem megfelelő perspektíva torzítás A tulajdonságok még megegyező modellek esetében is eltérőek lehetnek. Az eszközök öregedésével ezek a különbségek változhatnak, folyamatos összehangolás szükséges. Az eszközök egymáshoz képesti kis elmozdulása a képen többszörösen jelentkezhet. Érdemes referencia ráccsal kalibrálni a térbeli elhelyezkedést illetve dőlésszöget. Az egyes projektorok által kivetített képek átlapolódnak, ennek mértéke tipikusan 10-20% körül mozog. A megjelenítő felület geometriájától, valamint az egyes kivetítők lencséjétől függően a képet elő kell torzítani. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Felhasználási területek
Megkönnyítheti olyan térbeli információk megértését és analizálását, melyeket más módszerekkel ábrázolva, csak hiányosan, vagy nehezen tudnánk feldolgozni. A 3 dimenziós megjelenítés idő- és költség-hatékony megoldást jelenthet kutatási, és fejlesztési területeken egyaránt. A nagyméretű projekció alkalmazása megkönnyíti a szakemberek kommunikációját az adott feladattal kapcsolatban. Lehetővé teszi korábban csak a tervezőasztalon létező konstrukciók megjelenítését, megkímélve ezzel a fejlesztőket a prototípus elkészítésétől. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Orvoslás Létfontosságú lehet egyes szervek, az érhálózat, a csontváz, illetve ezek elváltozásainak feltérképezése, illetve vizualizációja. Az orvosok képet kaphatnak a beavatkozás pontos helyéről, valamint akár csoportosan is megvitathatják az adott betegség kezelésének módját. Kritikus lehet a diagnózis felállításának ideje, aminek csökkentéséhez hozzájárulhat a vizuális adatok könnyű befogadása. Hatékony megoldást jelent a molekuláris szerkezetek tanulmányozásánál. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Műszaki fejlesztések A 3D megjelenítés képet ad a tervezett eszközről, mielőtt még a prototípus vagy a legyártott modell valójában elkészülne. Különösen fontos és költségkímélő megoldás lehet ez olyan területeken, mint pl. a design az autógyártásban. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Olaj és földgáz kitermelések
A 3D megjelenítés lehetővé teszi a földfelszín alatti rétegek vizualizációját, a kitermelni kívánt lelőhelyek lokalizációját. Vajta: Képfeldolgozás és megjelenítés 2014 tavasz

Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés

Hasonló előadás

Az előadások a következő témára: "Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés"— Előadás másolata:

Hasonló előadás

Projectumról

Visszajelzés

Bejelentkezés

A társadalmi hálózaton keresztül belépni:

Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés

Hasonló előadás

Az előadások a következő témára: "Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés"— Előadás másolata:

Hasonló előadás

Projectumról

Visszajelzés