Jest to uporządkowany zbiór pikseli w postaci np. macierzy z przypisanymi do nich jasnościami spektralnymi lub poziomami szarości zapisanymi na nośniki danych najczęściej na stronę bajtową tzn. stopień szarości pojedynczego piksela jest opisywany cyfrowo w granicach 0 (czerń) do 2 55 (biel) tg 28 = 256 poziomów szarości, położenie piksela w obrazie oznaczają rzędy i kolumny macierzy tj. wsp. płaskie obrazu.
Jest to uporządkowany zbiór pikseli w postaci np. macierzy z przypisanymi do nich jasnościami spektralnymi lub poziomami szarości zapisanymi na nośniki danych najczęściej ma strukturę bajtową tzn. stopień szarości pojedynczego piksela jest opisywany cyfrowo w granicach 0 (czerń) do 255 (biel) tj: 28 = 256 poziomów szarości, położenie piksela w obrazie oznaczają rzędy i kolumny macierzy tj. wsp. płaskie obrazu.
Obrazy cyfrowe otrzymuje się na wyjściu takich urządzeń jak :
Skanery
Radiometry
Systemy mikrofalowe
Kamery CCD
Dane cyfrowe otrzymujemy również skanując istniejące zdjęcie
Dyskretyzacja – przedstawienie obrazu w określonej liczbie pikseli. Mówi o tym w ilu pikselach został zapisany dany obraz.
Kwantyzacja – przypisanie odpowiednim pikselom których położenie jest już zidentyfikowane w matrycy odpowiednich poziomów szarości. Obraz powinien być kwantyzowany przy jak największej liczbie k.
- standardowo może być zdefiniowany tak, że początek układu współrzędnych jest w lewym górnym rogu matrycy
- jest prostokątny to trzeba uwzględnić jego wymiar przy przejściu od układu współrzędnych pikselowych na układ tłowy
Przejście z jednego układu do drugiego
x’=(x’-x’p)*psx
z kładu pikselowego do tłowego
y’=(y’p-y’)*psy
psx-wymiar piksela wzdłuż osi odciętych
Geometryczne – rozdzielczość powierzchniowa-wymiar piksela w terenie
¨ określają geometrię obrazu
¨ wymiar obrazu.
¨ Liczbę pikseli na cal
¨ Wymiar pxl
¨ Układ wsp. pxl w lewym górnym narożniku
Radiomatyczne – rozdzielczość radiomatyczna-opisuję zasięg oraz dająca się wyróżnić liczbę określającą dyskretne wartości jasności
¨ 6 bit, 8 bitowy, 24 bit, 32 bi-czyli ilość bitów potrzebnych do zapisania obrazu cyfrowego
¨ jasność obrazu cyfrowego
¨ kontrastowość obrazu cyfrowego
Spektralne – rejestracja może dotyczyć określanego wspólnego zakresu fal elektromagnetycznych.
Histogram obrazu cyfrowego-jest to określenie z jaką częstotliwością występują piksele o określonym poziomie szarości. Przedstawiony w postaci wykresu, tabel (jest to statystyczny rozkład skali szarości w funkcji liczby pikseli)
Możemy go zmienić:
i. przez zastosowanie procesu wyrównania – histogram sprawdzamy przy wyrównaniu do stanu gdy częstotliwości występowania pikseli o podobnym stopniu szarości jest jednakowa. Zmienne są wartości poziomu szarości przypisane każdemu pikselowi
ii. normalizacja histogramu – histogram jest sprawdzany do krzywej Gaussa – rozkład częstotliwości odpowiada krzywej Gaussa.
a) przez zastosowanie procesu wyrównania – histogram sprawdzamy przy wyrównaniu do stanu gdy częstotliwości występowania pikseli o podobnym stopniu szarości jest jednakowa. Zmienne są wartości poziomu szarości przypisane każdemu pikselowi
b) normalizacja histogramu – histogram jest sprawdzany do krzywej Gaussa – rozkład częstotliwości odpowiada krzywej Gaussa.
- sprowadzenie ...... do krzywej Gaussa
- wyrównanie histogramu zakładamy pewien poziom szarości do wyrównania
- rozciągnięcie histogramu – poprawienie kontrastu;
- filtracja obrazu – np. w celu wyeliminowania szumów.
Interpretacja przez histogram:
a) obraz ciemny
b) obraz jasny
c) obraz kontrastowy
d) obraz małokontrastowy
1. normalizacja histogramu – histogram jest sprawdzany do krzywej Gaussa – rozkład częstotliwości odpowiada krzywej Gaussa.
2. wyrównanie histogramu zakładamy pewien poziom szarości do wyrównania
3. rozciągnięcie histogramu – poprawienie kontrastu;
4. filtracja obrazu – np. w celu wyeliminowania szumów.
Filtrowanie – ma na celu polepszenie jakości zdjęcia.
Przyczyny pogorszenia jakości obrazu:
· zakłócenie w transmisji danych cyfrowych pracy sensora;
· zła ostrość;
· dodatkowe szumy;
· błąd sensora.
Metody filtracji:
1. przestrzenne i częstotliwościowe.
2. liniowe i nieliniowe.
Najpopularniejszy podział filtrów:
ü dolnoprzepustowe – do eliminacji szumu na skutek digitalizacji, defektu poziomu szarości na skutek błędu szarości kamery – wygładzają szczegóły w obrazie, zmniejszają poziom kontrastu obrazu cyfrowego ( rozmazanie i nieostrość krawędzi), wygaszanie wysokich częstotliwości.
ü górnoprzepustowe – wzmacniają krawędzie i wyodrębniają ostre zmiany intensywności w obrazie, tłumi niskie częstotliwości.
ü środkowoprzepustowe – najrzadziej stosowane ( do wyodrębniania określonych szczegółów).
- obraz cyfrowy reprezentowany jest przez 3 wymiar ( wsp. pikselowe x, y i poziom szarości)
- filtrem jest macierz o określonych wartościach przez które mnożymy obraz wyjściowy ( pierwotny)
Wyznaczana jest nowa wartość
wsp. jest to filtr uśredniający
- filtrowanie jest procesem stratnym, bo ostatnia kolumna i ostatni wiersz po filtrowaniu są czarnymi pasami ale dzięki funkcji ob. cyfr. jest to eliminowane ;
- filtr uśredniający – tłumaczenie częstotliwościowych zakłóceń oraz tłumaczenie poziomów szarości dla krawędzi o wysokim poziomie szarości – ten filtr ma małe znaczenie, średnia wartość z przedziału zmniejsza błędy, zmniejsza ostrość krawędzi;
- gdy zakłócenie obejmuje pojedynczy piksel to możemy zastosować filtr:
- gdy zakłócenie jest linią poziomą to stosujemy filtr:
- gdy zakłócenie jest linią pionową to stosujemy filtr:
Inne filtry
- filtrowanie za pomocą filtrów medianowych – określenie mediany, czyli przyporządkowanie nowego piksela wartości średniej z określonego przedziału;
usunięcie pojedynczych zakłóceń za pomocą lokalnej mediany;
algorytmy zmieniające poziom szarości danego piksela w odpowiedni dla jego otoczenia ( interpolacja powoduje wygładzenie obrazu – przechodzimy ze strony pikselowej do półtonowej)
- metoda najbliższego sąsiada – zaokrąglana jest współrz. danego piksela do najbliższego pełnego piksela ( piksel przejmuje jasność od najbliższego sąsiada)
- bilinearna – realizowane jest sąsiedztwo 4 najbliższych pikseli. Nowy piksel ma nowy poziom szarości wynikający z 4 sąsiadujących pikseli (nie jest to śr. arytmetyczna )
- bikubiczna – piksel otrzymuje nowy poziom szarości wynikający z sąsiednich 16 pikseli (4x4)
Piramida jednokrotna – obraz pierwotny zdegradowany
( została zmniejsz. Dla jego rozdzielczości)
Piramida obrazów – stopniowo zmniejsza się rozdzielczość obrazu pierwotnego, by uzyskać szybkość wyświetlania i pozycjonowania obrazów, Schemat:
3 2
6 4
1 2 8
2 5 6
- proces tworzenia piramidy obrazu – hierarchiczna wielopoziomowa korelacja;
- machting – dopasowanie obrazów
Metody tworzenia obrazów piramidalnych –służą do przyspieszania procesu pomiarowego i szybszego wyznaczania położenia obiektów:
¨ wysuwamy z obrazu pierwotnego co drugi wiersz i co drugą kolumnę obrazu cyfrowego;
¨ uśredniamy wartości sąsiednich wierszy i kolumn obrazu cyfrowego;
¨ zastosowanie jednej z czterech metod interpolacji;
¨ metody związane z wygładzaniem.
43
44
Każde oko zajmuje inne położenie w przestrzeni i obrazy powstałe w każdym oku są różne. Właściwość kojarzenia takich dwoch obrazów w jeden obraz przestrzenny nazywamy zdolnością widzenia stereoskopowego. Widzenie takie, które jest niejako wcięciem w przód, umozliwia ocenę przedmiotów we wszystkich trzech wymiarach, a także pozwala oceniać odległości.
- najdłuższa odległść R, przy której można jeszcze odróżnić położenie punktów dotyczące uszeregowania w głąb nazywamy promieniem nieuzbrojonego widzenia stereoskopowego jest on dla rozstawu oczu b0 = 65 mm, ostrości stereoskopowegowidz. ustalonej doświadcz. γ = 30’’ wynosi Rmax (b0/γ)*Q = 450 m
- minimalny kąt widzenia w płaszczyźnie pionowej wynosi 1500 , a w poziomej 1200,
- 120 mln prążków w oku reaguje na światło, ale nie rozpoznaje barw
- plamka żółta posiada największą czułość;
- punkt ślepy – przyczepiony do nerwu wzrokowego;
- paralaksa – różnica odległości Pi’P’ oraz Pi’’P’’;
- akomodacja – zdolność oka do widzenia ostro w różnych odległościach;
- rozdzielczość dla obserwacji monokularnych –1min., dla obserwacji dwóch linii 5-10 sek
- widzenie stereoskopowe δi = γ-γi to jest równoznaczne z powstaniem różnicy, czyli paralaksy pi = Pi’P’ - Pi’’P’’
- paralaksa fizjologiczna waha się od 17-50 s, min. 10-25 sek.
- Zdolność rozdzielcza ( przy odległości dobrego widzenia 250 mm) wynosi 0,07 mm
1. Sposób optyczny
Polega on na rozdzieleniu promieni biegnących od lewego zdjęcia do lewego oka i promieni biegnących od prawego zdjęcia do prawego oka za pomocą specjalnych układów optycznych. Najprostszym układem optycznym służącym dla wymienionego celu jest stereoskop zwierciadlany.
2. Sposób anaglifowy
Polega na połączeniu dwóch obrazów, tego samego obiektu, zabarwionych dopełniającymi się kolorami i obserwacji ich przez filtry optyczne (barwne) tak dobrane, aby każde oko widziało tylko jeden obraz.
3. Sposób wirujących przesłon
Polega na przemiennym rzutowaniu obrazu lewego zdjęcia i prawego zdjęcia. Do przemiennego rzutowania używane są dyski z wyciętymi rowkami.
4. Sposób polaroidów
Podobny do sposobu anaglifowego, z tym, że dla rozdzielenia obrazów – zamiast kolorowych filtrów – stosowane są polaryzatory optyczne. Działanie tych polaryzatorów polega na uporządkowaniu drgań fal świetlnych w jednej wybranej płaszczyźnie.
5. Sposób rastrów
Polega na równoczesnym rzutowaniu dwu zdjęć poprzez siatki linii równoległych, co prowadzi nie tylko do uzyskania modelu stereoskopowego, ale także linii na tym modelu, które są odpowiednikami warstwic.
6. Sposób holograficzny
Różni się zdecydowanie od wszystkich metod możliwością bezsoczewkowego uzyskania modelu stereoskopowego za pomocą światła spójnego.
Uzyskanie modelu stereoskopowego uzależnione jest od pewnych czynników:
1. Czynniki związane z procesem fotografowania:
– Wykonanie zdjęć z dwóch różnych punktów przestrzeni (baz fotografowania) – podobna odległość od obiektu,
– Wykonanie takich zdjęć żeby skale zdjęci lewego i prawego były w przybliżeniu jednakowe (dopuszczalna różnica 15%)
– Promienie rzutujące wykonanych zdjęć nie powinny przecinać się pod kątem większym od 15º.
– Pokrycie podłużne zdjęć 60%, poprzeczne 20 – 40%.
2. Czynniki ograniczające uzyskanie efektu stereoskopowego:
...
m00n1ss