2 - Κάμερες και χρώμα

Transcript

1 2 - Κάμερες και χρώμα

2 H κάμερα

3 Επισκόπηση Το μοντέλο σημειακής οπής (Pinhole) Ποιοτικά χαρακτηριστικά Πίνακας προοπτικής προβολής Κάμερες με φακούς Εστιακό βάθος Οπτικό πεδίο Παραμορφώσεις φακού Ψηφιακές κάμερες Τύποι αισθητήρων Χρώμα

4 Πως βλέπουμε τον κόσμο Σχεδιάστε μια κάμερα: Ιδέα 1: Βάλτε ένα φιλμ μπροστά από ένα αντικείμενο Τι παίρνουμε;

5 Pinhole camera Εμπόδιο ώστε να μην περνούν όλες οι ακτίνες Μειώνει τη θολούρα Γνωστό ως διάφραγμα

6 Pinhole camera Όλες οι ακτίνες περνούν από ένα σημείο Ονομάζεται εστιακό σημείο Οι εικόνες σχηματίζονται στο επίπεδο της εικόνας

7 Προβολή σε 2 Τι είχαμε, τι χάσαμε; Το βάθος (μήκη, γωνίες)

8 Ιδιότητες προβολής Πολλά σε ένα Τα σημεία κατά μήκος της ακτίνας προβάλλονται στο ίδιο σημείο της εικόνας Σημεία προβάλλονται σε σημεία Ο τρόπος προβολής θα οριστεί στη συνέχεια Γραμμές σε γραμμές Οι γραμμές που περνούν από το εστιακό σημείο προβάλλονται σε σημείο Επίπεδα σε επίπεδα ή ημιεπίπεδα Επίπεδα που περνούν από εστιακό σημείο προβάλλονται σε γραμμές

9 Ιδιότητες προβολής Παράλληλες γραμμές συγκλίνουν στο σημείο φυγής Κάθε κατεύθυνση στο χώρο έχει το δικό της σημείο φυγής Παράλληλες σε επίπεδο παράλληλο στο επίπεδο της εικόνας παραμένουν παράλληλες

10 Πώς κατασκευάζουμε σημείο φυγής;

11 Προοπτική παραμόρφωση

12 ιόρθωση Ωστόσο οι συγκλίνουσες ευθείες δείχνουν ωραίες σε ταινίες τρόμου!!!!

13 Σε τι απεικονίζεται μια σφαίρα;

14 Προοπτικό μοντέλο

15 Ομογενείς συντεταγμένες Ειναι γραμμικός μετασχηματισμός; ΟΧΙ Ομογενής αναπαράσταση στην 2 εικόνα Ομογενής αναπαράσταση στον 3 χώρο

16 Μετατροπή σε μη ομογενή αναπαράσταση

17 Μετατροπή σε μη ομογενή αναπαράσταση ιαίρεση με τον όρο της τρίτης γραμμής

18 f = oo Ορθογραφική προβολή

19 Φτιάχνοντας μια πραγματική κάμερα

20 Camera obscura Γνωστή από την αρχαιότητα (Αριστοτέλης) Οι καλλιτέχνες τη χρησιμοποιούσαν ως βοηθητικό εργαλείο Leonardo da Vinci

21 Camera obscura

22 Χειροποίητη κάμερα

23 Μειώνοντας το διάφραγμα Γιατί δεν μειώνουμε όσο περισσότερο γίνεται το διάφραγμα; Αυξάνεται ο χρόνος έκθεσης Φαινόμενα διάθλασης

24 Προσθέτοντας φακό Υπάρχει απόσταση κατά την οποία τα αντικείμενα είναι εστιασμένα Τα μη εστιασμένα σημεία προβάλλονται σε ένα κυκλικό δίσκο

25 Βάθος πεδίου Το εύρος στο χώρο όπου τα αντικείμενα είναι εστιασμένα στην εικόνα

26 Πώς αλλάζουμε το βάθος πεδίου Μικρότερο διάφραγμα => μεγαλύτερο βάθος πεδίου λιγότερο φως άρα χρειάζεται μεγαλύτερη έκθεση

27 Μεταάλλοντας το διάφραγμα μεγάλο διάφραγμα=μικρό μικρό ΒΠ Μικρό διάφραγμα=μεγάλο μεγάλο ΒΠ

28 Πώς επιτυχγάνεται;

29 Οπτικό πεδίο

30 Οπτικό πεδίο

31 Οπτικό πεδίο f αυξάνει => ΟΠ μειώνεται d αυξάνει => ΟΠ αυξάνεται

32 Οπτικό πεδίο

33 Οπτικό πεδίο

34 Πραγματικοί φακοί

35 Χρωματική παραμόρφωση ιαφορετικός συντελεστής διάθλασης για κάθε μήκος κύματος Κοντά στον άξονα Μακριά από τον άξονα

36 Σφαιρική παραμόρφωση Οι ακτίνες στα άκρα εστιάζουν σε πιο κοντινή απόσταση από το κανονικό

37 Vignetting Απώλειες ακτίνων στα άκρα του φακού

38 Αξονική παραμόρφωση Εντονότερη στα άκρα

39 Ψηφιακή κάμερα Το φιλμ αντικαταστάθηκε από chip Charge Coupled Device (CCD) Complementary metal oxide semiconductor (CMOS)

40 CCD vs CMOS

41 Χρωματικό φίλτρο Εκτίμηση χρώματος με παρεμβολή στα σημεία που αυτό λείπει

42 Moire

43 3 Sensor camera Χρήση πρίσματος 3 αισθητήρες Υψηλότερη ποιότητα

44 Προβληματα

45 Χρώμα

46 Χρωματικοί χώροι Χρήση χρώματος στην επεξεργασία εικόνας για αυτόματη ανάλυση ισχυρό χαρακτηριστικό περιγραφής απλοποιεί την περιγραφή φυσιολογία ματιού ικανότητα να διακρίνει χιλιάδες αποχρώσεις Επεξεργασία έγχρωμων εικόνων πραγματικού χρώματος από αισθητήρες πραγματικού χρώματος, λχ. κάμερα ψευδοχρώματος αντιστοίχηση απόχρωσης σε μονοχρωματική φωτεινότητα

47 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

48 Χρώμα Χρώμα: το ορατό μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος (400 με 700 nm) Χρώμα αντικειμένου = το φως που ΑΝΑΚΛΑΤΑΙ από το αντικείμενο Πχ πράσινο αντικείμενο αντανακλά το φως με μήκος κύματος από 500 με 570 nm

49 Θεμελιώδη στοιχεία χρώματος Άχρωμο φως: μόνη ιδιότητα = ένταση ασπρόμαυρη τηλεόραση -> διαφορετικά επίπεδα γκρι από μεταβολή της ποσότητας φωτός Χρωματικό φως 400nm - 700nm του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος Χαρακτηριστικά ακτινοβολία - τελικό ποσό ενέργειας που εκπέμπεται, watt φωτεινότητα - ποσό ενέργειας που λαμβάνει ο παρατηρητής - lumens λαμπρότητα - υποκειμενικό μέγεθος, περιγραφή αίσθησης χρώματος

50 Σχηματισμός χρώματος

51 Φασματική απόκριση κώνων ματιού S 1 (λ) S 2 (λ) S 3 (λ)

52 Τα βασικά χρώματα Λόγω δομής ανθρώπινου ματιού RGB (Red - κόκκινο, Green πράσινο,, Blue μπλε)

53 Σχηματισμός εικόνας

54 Χρωματικοί χώροι

55 Συνδυασμοί χρωμάτων Βασικά/προσθετικά χρώματα λχ. οθόνες καθοδικού σωλήνα ευτερεύοντα/αφαιρετικά χρώματα λχ. εκτυπωτές

56 Ο χώρος RGB χρησιμεύει για αναπαραγωγή και εμφάνιση χρώματος εν αντιστοιχεί στην ανθρώπινη αντίληψη του χρώματος RGB

57 ιαχωρισμός χρωμάτων Λαμπρότητα (brightness) περιλαμβάνει την αχρωματική ένταση φωτός (intensity) Απόχρωση (hue) εξαρτάται από το υπερέχον μήκος κύματος στο μείγμα κυμάτων του φωτός το υπερισχύον χρώμα που αντιλαμβάνεται ο παρατηρητής Χρωματική καθαρότητα (saturation) σχετική αγνότητα ή ποσό λευκού φωτός αναμειγμένου με μια απόχρωση

58 Κωνική αναπαράσταση Απόχρωση: γωνία [0,360) μοίρες Λαμπρότητα: [0,1] Χρωματική καθαρότητα: [0,1]

59 HIS ή HSV Προσομοιάζει τα χαρακτηριστικά αντίληψης του ανθρώπου Παριστάνεται ως διπλός κώνος

60 Παραδείγματα Αναφερόμενοι σε αντικείμενα πορτοκαλί, κόκκινα ή κίτρινα εκφράζουμε απόχρωση Χρώματα όπως κόκκινο, κίτρινο ή πράσινο πλήρη χρωματική καθαρότητα ροζ = κόκκινο & άσπρο μικρότερη χρωματική καθαρότητα Βαθμός χρωματικής καθαρότητας αντιστρόφως ανάλογος της ποσότητας λευκού φωτός

61 YC b C r

62 YUV