Képfeldolgozás - szín

1. Képfeldolgozás - szín Poppe András (BME) Előadása alapján Az emberi látás jellemzői, színtani alapok

2. Barlangrajz Altamira Képfeldolgozás… mit nevezünk képnek? 1.válasz: A kép a művészi kifejezés eszköze Időben nagyon messzire mehetünk vissza...

3. 1.válasz: A kép a művészi kifejezés eszköze Kultikus célok: szakralitás, eszmék, érzések kifejezése Sixtus kápolna, Michelangelo

4. Mit nevezünk képnek? 2.válasz: A kép az információközlés eszköze Dokumentálás Műszaki rajz

5. Mit nevezünk képnek? 2.válasz: A kép az információközlés eszköze Információközvetítés Fényképezés, képesújság, híradófilm, TV, internet...

6. Mit nevezünk képnek? A lehetséges válaszok nem vegytiszták • Az altamirai barlangrajz lehetett egyszerre • műszaki rajz: az elejtendő táplálék állat "specifikációja" • a hírközlés eszköze: "Ekkora prédát sikerült elejteni" • kultikus célokat is szolgálhatott, az áldozat iránti tisztelet kifejezője • "művészet": • a szépség kedvéért is készülhetett • a "jelhagyás" vágya • önkifejezés Ezekkel az aspektusokkal a mérnöki tudományok nem foglalkoznak.

7. Mit nevezünk képnek? 3.válasz: A kép 2D kiterjedéssel rendelkező dolog Kétdimenziós intenzitás (+szín-) (+idő-) függvény: f(x,y) f(x,y,t) Folytonos függvénynek, de mintavett/kvantált függvénynek is tekinthetjük f(x,y)  Fij

8. Illeszkednie kell a "bemeneti csatornához" Mit nevezünk képnek? 4.válasz: A kép emberi felhasználásra rendeltetett dolog • térbeli felbontás • árnyalatbeli felbontás • színek • időbeli felbontás Ezek ismeretében az emberi látórendszer "becsapható" Kapcsolódó területek:fotometria-világítástechnika, nyomdászat, képtechnika, kognitív tudomány, neural-science

9. Az emberi látás: A szem felépítése 1 üvegtest 2 sugártest 3 szaruhártya 4 csarnok 5 szemlencse 6 szivárványhártya 7 ínhártya 8 érhártya 9 retina 10 központi mélyedés 12 vakfolt

10. Az emberi látás: Egy idegsejt felépítése Elektromos modell Dendrit Axon Szinapszis

11. Az emberi látás: A retina (ideghártya) Érzékelő sejtek: pálcikák, csapok látóbíbor: rodopszin, jodopszin, cianopszin Bipoláris sejtek Ganglionsejtek Csapok: színlátás Pálcikák: érzékenyebbek, de csak fényesség jelet adnak (1-féle opszin)

12. Érzékelők (receptor-sejtek) egy kis statisztika Retina: kb. 120 millió pálcika, ugyanennyi csap Látóideg: kb. 1 millió idegszál ( 2-3 mm) Központi mélyedés:100 000 csap, 0 pálcika Sárga folt( 2-3 mm): már pálcikák is vannak Csapsűrűség: 150 000/mm2  5000/mm2 Pálcika sűrűség:0 160 000/mm2  5000/mm2 Vakfolt: centrumtól 4-5 mm-re

13. A látóidegek lefutása az agyban Térdestest Agykéreg, V1 mező

14. Látásélesség = 1/legfinomabb részlet látószöge (szögperc) Snellen villa, Landoldt gyűrű Látásélesség függése a megvilágítástól: Kényelmesen látható kép a két szem közös látóterében – kb. 2x30 fok alatt látható: 2x30 fok x60 fok/perc= 3600 pont Látótér, lásélesség A látótér: A látás igénye kb. 3600x2400 pont

15. Abraham Lincoln portréja vagy Gala Dali aktja? A látórendszer bacsapása: illúzionista művészet Salvador Dali • A bemeneti csatorna elejének (early processing) a tulajdonságait használja ki: • felbontóképesség • színlátás • DITHERING

16. Indián vagy eszkimó? A látórendszer bacsapása: illúzionista művészet Victor Vasarely Semmi fizikai trükk a képben, a tudatunkkal játszik (3D mélység). Semmi fizikai trükk a képben. A tudatunkkal játszik a kép készítője. Ez az ún. OPART

17. A látórendszer bacsapása: műszaki megoldások • felbontás • pixelszám • árnyalatok száma • időbeli változásokra való érzékenység • fúziós frekvencia  képfrissítési frekvencia • mozgófilm (24 kép/s + 3 ágú pilla) • monomer szinek • monokróm színek / kevert színek Grassmann tv. DITHERING VESZTESÉGES KÉPTÖMÖRÍTÉS

18. "Raszterra bontás" Milyen "képfeldolgozásról" beszélhetünk? Nyomdatechnikai módszerek

19. Műtermi fotó, XIX.szd. Milyen "képfeldolgozásról" beszélhetünk? Fotokémiai módszerek (fényképezés) • Egy sor feldolgozási művelet elvégezhető volt: • vágás küszöbértékkel • élkeresés • képek összeadása, kivonása • fényességi transzformációk

20. Milyen "képfeldolgozásról" beszélhetünk? Elektronikus képfeldolgozás Televízió Elektronikus fényképezés Számítógépes képfeldolgozás Az ún. early processing kérdéseivel foglalkozunk, a vision témakörével (felismerési és intelligens döntési feladatok) pl. a kognitív tudomány foglalkozik.

21. A látórendszer tulajdonságainak leírása és kihasználása a műszaki életben

22. A képközvetítés felbontás igénye 230 fok látószög, 1 fokperc felbontás: 23060=3600 pixel Tehát az igény: 3600  2400 pixel Nézzük, mit nyújt a film, a TV!

23. Egyes képhordozók képpont számának összehasonlítása

24. Egyes képhordozók képpont számának összehasonlítása A foto felbontóképességet 100 vonal/mm = 200 pixel/mm számolva

25. Villódzásérzet, fúziós frekvencia • Erősen függ a fényintenzitástól! • 80 Hz fölött 0! A modulációs mélység értelmezéséhez

26. Villódzásérzet, fúziós frekvencia • Világítás:fU = 50 Hz →ffény = 100 Hz • Mozifilm: • 24 kocka/sec • 2-3 ágú pilla

27. Villódzásérzet, fúziós frekvencia • Televízió: Váltott soros letapogatás 25 kép/sec = 50 félkép/sec A nagy világos foltok villódznak Új TV készülékek: 100Hz-es megjelenítés (képek tárolása RAM-ban) Számítógépi monitornak nem alkalmas

28. Színtani alapok

29. Spektrális érzékenység, színlátás • pálcikák színvakok: rhodopszin v. látóbíbor • csapok: 3 különböző abszorpciójú csap-pigmens: • L (long), hosszú hullámhosszon érzékeny • M (medium), közepes hullámhosszon érzékeny • S (short), rövid hullámhosszon érzékeny

30. Pálcika látás színképi érzékenysége Csapok színképi érzékenysége Spektrális érzékenység, színlátás

31. Spektrális érzékenység, színlátás

32. Színlátás, színmérés Az RGB alapszínek: RGB Hullámhossz [nm] 700,0 546,1 435,8 Intenzitás [rel] 1 4,59 0,06 CIE (Commission Internationale d'Éclairage) 1931

33. intenzitást szabályozó fényrekesz Összehasonlító fényforrások Vizsgálandó fényforrás A spektrális alapszín-összetevő függvények Vizuális kísérlet:

34. Additív színkeverés Legyen x() = x1() + x2() ! Vektoros összegzés ! Képernyő, vetítés: additív színkeverés

35. Színes képek RGB összetevői Világos részlet a vörös képen, sötét a többin:piros folt a színes képen Világos részlet a kék képen, sötétebb a zölden, sötét a vörösön:türkiz kék folt a színes képen (farmer nadrág)

36. Színes képek RGB összetevői Kék ég Világos részlet a vörös és zöld összetevő képben: sárgás képrészlet A kék kép ezen része sötét.

37. Additív színkeverés, r,g koordinaták

38. Az r,g koordinaták Fehér: r=g=b=0,33 

39.   Színek összegzése Két szín összege az r,g síkon a két színt összekötő egyenesen fekszik

40. Az X,Y,Z színrendszer • Homogén lineáris transzformáció. • Szempontok: • minden valós színingernek pozitív szín-összetevők feleljenek meg, • az R=G=B fehérnek X=Y=Z feleljen meg, • az Y összetevő egyúttal adja ki a fény-sűrűséget.

41. Az X,Y,Z színrendszer CIE színdiagram “Patkódiagram”

42. G R B Az X,Y,Z színrendszer A fekete test sugárzási vonala a patkódiagramban

43. A CIE x,y,z spektrális színösszetevő függvények Valós szűrőkkel megvalósíthatók!

44. Színekre bontás képfelvételkor Állókép: színszűrők váltása is megoldás Mozgókép: a fényút háromfelé hasítása, három felvevő eszköz Fotodióda mátrix képfelvevő IC, mikro színszűrő elemekkel • Milyen legyen a szűrő? • RGB szűrő (közvetlenül használható, de a negatív r() ág miatt tökéletlen) • XYZ szűrő (csak transzformálás után vezérelheti az RGB megjelenítőt)

45. A katódsugár-csöves monitor szín-visszaadása FCC alapszínek, ~ átlagos fénypor Ettől való eltérés: color profile Mátrix áramkörök (FCC = Federal Communications Commission, USA)

46. Nyomtatás: szubtraktív színkeverés CMYK: nyomdai színrendszer (még szürkeségi fokozat is) A C,M,Y színkoordinaták Ha R,G,B az egységkockában van C = 1 - R M = 1 - G Y = 1 - B C = Cyan, M = Magenta, Y = Yellow Komplementer színek A szubtraktív színkeverés alapszínei

47. Színrendszerek a számítógépes grafikában Hue, Saturation, Lightness

48. Nyomdai színek Pantone színek: szabványosított CMYK értékek Színrendszerek a számítógépes grafikában

49. Az I,H,S színrendszer Ez nemlineáris transzformáció! I = intensity, H = hue, S = saturation Hasonlóak: HLS, HSV

50. A HLS színrendszer Rh = R - min(R,G,B) Gh = G - min(R,G,B) Bh = B - min(R,G,B) Ha Rh = Gh = Bh = 0 nincs szín Ha kettő zérus a harmadik a szín (R 0o, G 120o, B 240o) Ha egy zérus (pl. az Rh)