IpariKepfeldolgozasEllenorzo02

Ez az oldal a korábbi SCH wikiről lett áthozva.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor, kérlek, javíts rajta egy rövid szerkesztéssel!

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót.

Ipari képfeldolgozás és képmegjelenítés Ellenörző kérdései - 2. hét

1. Abszolut fekete test fogalma. Színhőmérséklet fogalma.

• minden hullámhosszúságon minden sugárzást egyformán elnyel
• megfigyelhetjük, hogy adott színű fényt a test hőmérséklete alapján pontosan reprodukálhatunk
• bevezethetjük a színhőmérséklet fogalmát, amely a fény spektrális eloszlását pontosan jellemző adat

2. Színérzékelés leírásának két fő módszere.

• A színek matematikai leírásához két egymástól eltérő módszer alkalmazható.
• Az egyik esetben a színingert a szembe jutó színes fény spektrális eloszlásával jellemezzük.
  • Amennyiben a színes fényforrás spektrális eloszlása $k(l)$, és a fényforrás fénye egy $t(l)$ transzmissziójú közegen halad át, amely megváltoztatja spektrális jellemzőit, majd ezután egy színes $p(l)$ spektrális reflexiójú felületről visszaverődik, ekkor a szemünkbe jutó $kk(l)$ spektrumot a következő összefüggés írja le: $kk(l)=k(l)*t(l)*p(l)$.
• A másik esetben pszichofizikai szempontból a szem három alapérzetét, a vöröset, a zöldet és a kékérzetet, vagy másképpen színösszetevőt adjuk meg, és ezek additív keverékével jellemezzük a színérzetet.

3. Szubsztarktív és additiv színkeverés

• Szubsztraktiv:
  • A színt, illetve színérzetet a fényforrás, a fény útjába elhelyezett színszűrők és a fényt visszaverő színes felületek együttesen hozzák létre.
  • A színérzet attól függ, hogy melyik spektrumtartomány jut túlsúlyba a fény relatív teljesítmény-eloszlásától.
  • A szubtraktív színkeverés alapszíne a türkiz, a sárga és a lila. Ha ezeket szubtraktívan akarjuk keverni, úgy járhatunk el, hogy különböző sötétségű türkiz, sárga és lila színszűrőket helyezünk a fény útjába.
  • Az egymás mögé helyezett szűrőkön a fénynek csak az a része jut át, amelyik mindegyik szűrő átereszt, így jön létre a szubtraktív, vagyis a kivonásos színkeverék

• Additív:
  • az additív színkeverés az emberi szemben játszódik le.
  • lehetséges megoldások:
    • Egyidejűleg egy vetítővászonra vetíthetünk többféle fényt. Ezek összegeként jön létre a színkeverék.
    • Vagy a szembe gyors egymásutánban, 50 [Hz]-nél nagyobb frekvenciával, vetítjük az összekeverendő színeket.
    • A legnagyobb gyakorlati jelentősége harmadik esetnek van, amikor az összekeverendő színeket olyan kicsi pontok formájában helyezzük el sűrűn egymás mellett, hogy a szem ne tudja felbontani. Így működik a színes tévé, amelynek minden elemi pontja egy piros, egy zöld és egy kék képpontból áll.

4. Színháromszög, az RGB színrendszer

• Az additív színkeverésnél három egymástól független alapszínt alkalmazunk. Rendszerint a vöröset, a zöldet és a kéket használjuk. Ezekből elméletileg minden színárnyalat kikeverhető.
• Gyakorlatban szokás még a fehér és a fekete színt is alkalmazni, ezekkel egyszerűen be lehet állítani a keverék szín világosságát és telítettségét.

Ezen a helyen volt linkelve a 2-4_szinharomszog.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

5. XYZ színrendszer és a fekete test sugárzási vonala

• Az r - g - b koordináta-rendszerben mindhárom koordinátája csak azoknak a színeknek pozitív, amelyek az alapszínek (R, G, B) által alkotott egyenes vonalú háromszög belsejébe esnek.
• A valóságban ezen túl is találhatók színek, amelyek kitöltik a spektrumvonal belsejét, ekkor az egyik színkoordináta negatív! Negatív fénynek azonban fizikai értelme nincs!
• RGB rendszerhez hasonlóan alkotott XYZ koordináta-rendszer már minden valóságos szín koordinátáját pozitívnak ábrázolja. Ilyen befoglaló háromszöget sokféleképpen ki lehet választani.

Az XYZ színmérőszámokat a $\varphi (\lambda )$ ingerfüggvény ismeretében az alábbi módon határozhatjuk meg:

• $X=k\cdot int{\varphi (\lambda )\cdot {\overline {x}}(\lambda )d\lambda }$
• $Y=k\cdot int{\varphi (\lambda )\cdot {\overline {y}}(\lambda )d\lambda }$
• $Z=k\cdot int{\varphi (\lambda )\cdot {\overline {z}}(\lambda )d\lambda }$

Ahol a vonással jelzett mennyiségek a spektrumszínek CIE szín megfeleltető függvényeinek hívjuk.

A fekete test sugárzási vonala:

Ezen a helyen volt linkelve a 2-5_sugarzasi_vonal.JPG nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

6. Színmodellek, színterek.

• A színmodell a digitális képeken látható és felhasználható színeket írja le.
• Mindegyik színmodell (például RGB, CMYK vagy HSB) más és más (általában számokon alapuló) módszert alkalmaz a színek leírására.

• A színtér a színmodell egy változata, amely speciális színárnyalatokkal, színtartománnyal rendelkezik. Például az RGB színmodellen belül több színtér is található: Adobe RGB, sRGB, ProPhoto RGB és így tovább.

Minden eszköznek (például képernyőnek vagy nyomtatónak) megvan a maga színtere, és csak annak színtartományában képes a színeket visszaadni. Ha egy kép egyik eszközről a másikra kerül, megváltozhatnak a színei, mert minden eszköz a saját színterének megfelelően értelmezi az RGB vagy a CMYK modell értékeit. Ilyen esetekben színkezelést célszerű alkalmazni annak biztosítására, hogy a legtöbb szín azonos vagy legalábbis hasonló maradjon, így következetesnek tűnjön.

7. Színpiramis, HSI színmodell

HSB: fogjuk a színháromszöget, és kiegészítjük egy függőleges tengellyel, amin a teljes fényerősség van. Így egy kettős gúlát kapunk; azért nem hasábot, mert a fényerő túlzott növelésével és csökkentésével is csökken a szem színmegkülönböztető képessége, így a legnagyobb és legkisebb fényerőnél is egy ponttá zsugorodik a háromszög (fekete és fehér). Egy pontját az alakzatnak 3 számmal jellemzünk: a ponton át fektetünk egy vízszintes síkot, a pontot pedig összekötjük a sík középpontjával (a tengelymetszettel). H (Hue, árnyalat): a középpontból milyen irányban látszik a pont. S (Saturation, telítettség): a középponttól mért távolság. B (Brightness, fényesség): a pont magassága. A HSV, HSL, HSI rövidítések (Brightness helyett Value, Luminance, Intensity) hasonló vagy azonos modelleket jelentenek.

8. Lambert reflexiós törvény és a diffúz képalkotás modelleje

A Lambert modell alapján készülő intenzitás képek valójában az objektum formáját leíró függvény deriváltjaként értelmezhetőek!

• A szem/kamera által érzékelt képet több hatás együttese alakítja ki: vannak a megvilágító fényforrásnak, a fény által átjárt közegnek, a megvilágított tárgynak és az érzékelőnek is jellemzői; kérdés, hogy az érzékletből hogyan tudunk az objektumra (annak alakjára, színére, ...) következtetni.
• Az objektumot felfoghatjuk, mint egy kétdimenziós domborzatot. Ekkor (Lambert visszaverődést feltételezve) ennek a függvénynek a parciális deriváltjaitól fog függeni, hogy hol milyen világosnak látszik. Ha a világosság-értékekből számoljuk vissza az objektum alakját, az a shape from shading.

9. Homogén koordinátás tarnszformáció alapmátrixai

• eltolás:
  

Ezen a helyen volt linkelve a eltols.JPG nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

• skálázás:
  

Ezen a helyen volt linkelve a sklzs.JPG nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

• forgatás:
  

Ezen a helyen volt linkelve a 2-9_transzformaciok_matrixai.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

10. Perspektív transzformáció homogén koordinátás leírása

$x/\lambda =-X/(Z-\lambda )=X/(\lambda -Z)$
$y/\lambda =-Y/(Z-\lambda )=Y/(\lambda -Z)$

11. Pin hole kamera model

• A másik modell középpontos vetítéssel dolgozik (mintha pinhole kamerával dolgoznánk). Ha a z=0 síkra vetítünk, és a vetítési középpont a $(0,0,\lambda )$ pontban van ($\lambda$ a fókusztávolság), akkor a transzformáció:

$\left[{\begin{array}{cccc}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&0&0\\0&0&-1/\lambda &1\end{array}}\right]$

• Ez a mátrix nem invertálható, ugyanis a leképzés nem egy-egyértelmű, egy pont többnek a képeként is előáll, amik egy (vetítési középponton átmenő) egyenesen helyezkednek el. (Megjegyzés: a diasorban szereplő mátrix azért tér el ettől, mert ott két lépésben van kezelve a vetítés: az első az ottani mátrix, a második a z koordináta kinullázása. Ezt a két műveletet egybefűzve kapjuk az itt szereplő mátrixot.)
• Ennek a sztereo látásban is van jelentősége, ugyanis általános esetben (nem pinhole kamera) a két kép pontjait bonyolult megfeleltetni egymásnak (szemantikus módszerekkel lehetséges), itt viszont az egyik vetület pontját a másik vetületen a geometria miatt csak egy egyenesen kell keresni. A sztereo látásnak ez a modellje az epipoláris geometria.
• A fentiekhez viszont pontosan ismerni kell a kamera helyét, helyzetét a térben, valamint a paramétereit (fókusztávolság, stb.), ez nem triviális, mozgó kamera esetén rnagyon bonyolult is lehet.
• A vetítési transzformáció egyszerűbb közelítéseként használatos a gyenge perpektíva: a mátrixban lévő reciprokos tagot nem vesszük figyelembe. Ennek akkor van értelme, ha viszonylag kis tértartományt akarunk leképezni.
• A valódi kamerák sokkal bonyolultabb módon vetítenek, a legegyszerűbb, gyakorlatban már használható modell is 9 optikai paramétert tartalmaz.

Ezen a helyen volt linkelve a 2-11_pinhole_kamera_modell.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

• a keppont helyzete az alábbi képletekkel számolható:

Ezen a helyen volt linkelve a 2-11_transzformaciok.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

12. Monitorok műszaki adatai

Monitorok fő paraméterei:

• képátló (általában inch-ben, kb. 2.54cm, megadva),
• képarány (általában téglalap, de a képfeldolgozásban mégis négyzetes képekkel szoktunk dolgozni),
• felbontás,
• színmélység (egy időben megjelenített színek száma),
• képfrissítési frekvencia (állókép/sec, az 50Hz-et tudatosan már nem, de tudat alatt még érzékeljük).

13. LCD kristályok működési elve

• Dinamikus szóráson alapuló
• Térvezérléses
• DSTN (Dual-Scan Twisted Nematic)
• TFT (Thin Film Transistor)

Ezek a fajtái az LCD képernyőknek. Egy egész jó (a diáknál valamivel részletesebb) leírás a működésről itt: http://www.lcdrepair.eu/principle-tft-lcd/

14. DLP projektorok működési elve

• 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.

15. 3D vizualizációs módszerek csoportosítása

• A binokuláris látás: A két kép közötti eltérés: parallax

Agyunk ezt alakítja át mélységi információvá.

• Színek hullámhossza alapján történő szétválasztás
• A fény polarizációja által történő szétválasztás
• Lineáris polarizáció
• Körkörös polarizáció
• Passzív sztereo módszerek
• Aktiv sztereo módszerek

-- OBrien - 2009.06.02.