Επεξεργασία Χαρτογραφικής Εικόνας ιδάσκων: Αναγνωστόπουλος Χρήστος Βασικά στοιχεία εικονοστοιχείου (pixel) Φυσική λειτουργία όρασης Χηµική και ψηφιακή σύλληψη (Κλασσικές και ψηφιακές φωτογραφικές µηχανές) Pixel (Picture element) Χαρακτηριστικά εικονοστοιχείου: 1. Μέγεθος (προκύπτει από την ανάλυση ppi) 2. Θέση: Συντεταγµένες πάνω στο ορθογώνιο πλέγµα 3. Τιµή (χρώµα) 4. Βάθος: Αριθµός των πιθανών χρωµάτων που µπορεί να έχει. 1
Τοποθέτηση pixels στην εικόνα Ορθογωνική κατανοµή Εξαγωνική κατανοµή Συνήθως ακολουθείται η ορθογωνική κατανοµή (σχεδόν πάντα) Μέγεθος εικονοστοιχείων ppi (pixels per inch) ιάσταση εικόνας: Είναι ο αριθµός των εικονοστοιχείων στο µήκος και το πλάτος µιας εικόνας. 3 in Αριθµός pixels στην εικόνα: (2 x72) x (3 x72)= 31104 Pixels: τετραγωνικά 2 in 72 ppi Σε 1in-> 72 pixels 2
Βάθος εικόνας Σηµαίνει πόσα διφία (bits) χρησιµοποιούνται για την αποθήκευση της πληροφορίας (Θυµηθείτε το βήµα κβάντισης που είπαµε σταβήµατα της δειγµατοληψίας) Τιµές που λαµβάνει: 1-bit 8-bit 16-bit 24-bit (Υψηλής ανάλυσης) Εικόνες 1- bit Υπάρχουν µόνο 2 δυνατές τιµές (Μαύρο 0, Άσπρο 1) Οµαδοποίηση χρωµάτων, ανοιχτά χρώµατα στο λευκό ενώτασκούραστο µαύρο. Είναι εικόνες µε χαµηλή πληροφορία, µικρό µέγεθος. 1 2 1 2 3
Εικόνες 4- bit Υπάρχουν 16 δυνατές τιµές (2*2*2*2=16 χρώµατα) Τα εικονοστοιχεία είναι µαύρα (0), λευκά (15) ή 14 ενδιάµεσες τιµές του γκρι. 0-> 0000 1-> 0001... 15-> 1111 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Εικόνες 8- bit Υπάρχουν 256 δυνατές τιµές Τα εικονοστοιχεία είναι µαύρα (0), λευκά (255) ή 254 ενδιάµεσες τιµές του γκρι. 0-> 00000000 1-> 00000001... 254-> 11111110 255-> 11111111 8 2 0 1 2...128... 255 4
Εικόνες 8- bit Ικανοποιητική ποιότητα για αποτύπωση µη έγχρωµων εικόνων Τα 256 χρώµατα όµως δεν είναι ικανοποιητικά για αποτύπωση έγχρωµων εικόνων. Απαιτείται περισσότερη ανάλυση. Εικόνες 24- bit Υπάρχουν 16,777,216 δυνατές τιµές (χρώµατα) Κάθε pixel περιγράφεται από 3 σετ 8-bit αριθµών. Κάθε σετ αντιπροσωπεύει 3 κανάλια (Red-Green- Blue) 5
Εικόνες 24- bit Υπάρχουν 16,777,216 δυνατές τιµές (χρώµατα) Έχει βρεθεί ότι όλα τα χρώµατα µπορούν να προσοµοιωθούν µε κάποιο συνδυασµό των τριών χρωµάτων Red, Green, Blue Όπως είπαµε πρινκάθε χρώµα µπορεί να αποτυπωθεί επαρκώς µε 256 τιµές. Εικόνες 24- bit Κάθε χρώµα ενός pixel περιγράφεται από 3 σετ 8-bit αριθµών. Π.χ. 110001011111001110101001 (χρώµα 12,972,969) 11000101 11110011 10101001 197 243 169 256 τιµές 256 τιµές 256 τιµές 255 0 6
Εικόνες 24- bit RED GREEN BLUE 7
Μέγεθος αρχείου (file size) Μετριέται σε bytes (Kilobytes Megabytes) Εξαρτάται από Το µέγεθος της εικόνας Τον αριθµό τωνbits/pixel για τον έλεγχο της τιµής του Εξ ορισµού 8 bits -> 1 byte Εξ ορισµού 1 Kilobyte=1024 bytes (δύναµη του2) 2 10 =1024 Εξ ορισµού 1 Megabyte=1024 Kilobytes. 8
Παράδειγµα υπολογισµού µεγέθους ασυµπίεστης εικόνας Επιλογή δυαδικής εικόνας (1 bit) Παράδειγµα υπολογισµού µεγέθους ασυµπίεστης εικόνας Επιλογή εικόνας κλίµακας του γκρι (8 bit) 9
Παράδειγµα υπολογισµού µεγέθους ασυµπίεστης εικόνας Επιλογή έγχρωµης εικόνας (3 κανάλια των 8 bit: 3x8=24 bits) Φυσική λειτουργία της όρασης Κερατοειδής χιτώνας Οπτικό νεύρο Ακτινοβολία από αντικείµενο Φακός, Ίριδα, Κόρη 10
Φυσική λειτουργία της όρασης Κωνία (S,M,L), Ραβδία Φωτεινή ακτινοβολία προσπίπτει στον αµφιβληστροειδή χιτώνα Χηµική επεξεργασία Αποτύπωση του ειδώλου σε: Φιλµ (χηµική επεξεργασία). Κατάλληλο αισθητήρα 11
Ηλεκτρονική/ψηφιακή επεξεργασία Αποτύπωση του ειδώλου σε: Συσκεύη Ζεύξης Φορτίου (Charge Couple Device) Είναι ένα φωτοευαίσθητο chip (Diode) Ιδιότητα διόδων: Παραγωγή ηλεκτρικού σήµατος µε την έκθεσή τους στο φως. Μέγεθος ~ 20x20 µm2 Παράγουν: 0-2 Volt Κατασκευή: SiΟ2 ( ιοξείδιο του πυριτίου) Αντιλάµβάνονται ένταση της ακτινοβολίας. Τύποι µορφές συσκεύης ζεύξης φορτίου 1. 12
ιάταξη διόδων για έγχρωµη συσκευή ζεύξης φορτίου Το πράσινο χρώµα παρουσιάζει εγγενή υποτονισµό στις αποχρώσεις του. Περισσότερα στοιχεία ευαίσθητα στο πράσινο. Αντιστοιχία µε την φυσιολογία της ανθρώπινης όρασης. Περισσότερα κωνία Μ. Αρχιτεκτονική ψηφιακής σύλληψης εικόνας Σύστηµα φίλτρων R,G,B Ψηφιοποιητής Φακός CCD Ψηφιακή εικόνα 13
Αντιστοιχίες Φυσικής - Τεχνητής επεξεργασίας Φυσική Όραση Κλασσική Φωτογρ. Ψηφιακή Φωτογρ. ιαδικασία: Ηλεκτροχηµική Ηλεκτροχηµική Ηλεκτρική Συγκέντρωση ακτινοβολίας: Φακός Φακός Φακός Ποσότητα ακτινοβολίας: Ίριδα ιάφραγµα ιάφραγµα Αναγνώριση ακτινοβολίας: Ραβδία, Κωνία Φωτοευαίσθητο Φίλµ ίοδοι (CCD) Μεταφορά πληροφορίας: Οπτικό νεύρο - Μικροκύκλωµα Επεξεργασία και αποτύπωση: Εγκέφαλος Σκοτεινός θάλαµος Υπολογιστής CPU Μετατροπή πληροφορίας στην φυσική όραση Φυσική Όραση Είδος πληροφορίας Φακός Ίριδα Ραβδία, Κωνία Οπτικό νεύρο Εγκέφαλος Ηλεκτροµαγνητική Ηλεκτροµαγνητική Μετατροπή σε Χηµική Χηµική Χηµική 14
Μετατροπή πληροφορίας στην κλασσική φωτογραφική µηχανή Κλασσική Φωτογρ. Είδος πληροφορίας Φακός ιάφραγµα Φωτοευαίσθητο Φιλµ - Σκοτεινός θάλαµος Ηλεκτροµαγνητική Ηλεκτροµαγνητική Μετατροπή σε Χηµική Χηµική Χηµική Μετατροπή πληροφορίας στην ψηφιακή φωτογραφική µηχανή Ψηφιακή Φωτογρ. Είδος πληροφορίας Φακός ιάφραγµα Συσκεύη ζεύξης φορτίου CCD Μικροκύκλωµα Υπολογιστής CPU Ηλεκτροµαγνητική Ηλεκτροµαγνητική Μετατροπή σε Ηλεκτρικό φορτίο (αναλογικό) Ηλεκτρικό φορτίο (αναλογικό) Μετατροπή σε ψηφιακό σήµα-πληροφορία 15