Potaov videnie Petra Lekov Obsah o je potaov

Počítačové videnie Petra Lešková

Obsah • Čo je počítačové videnie? • 3 D Videnie • Zložitosť počítačového videnia • Textúry • Etapy spracovania obrazu • 2 D Obraz • Digitalizácia obrazu • Vzorkovanie • Kvantovanie • Histogram • Šum • Alliasing • Predspracovanie obrazu

Čo je počítačové videnie? • všeobecná definícia = vedná disciplína ktorá sa snaží počítačovými prostriedkami napodobniť ľudské videnie • Odvetvie výpočtovej techniky zaoberajúce sa vytváraním zariadení, ktoré získavajú informácie zo zachytených obrazov • vzťah k iným vedným disciplínam (matematika, fyzika, neurovedy)

Zložitosť počítačového videnia 1. Strata informácie pri premietaní z 3 D do 2 D 2. Interpretácia v ľudskom mozgu nie je vždy správna 3. Šum 4. Obrovský tok dát 5. Nejednoznačná interpretácia jasu jednotlivých častí objektu

Etapy spracovania obrazu • Snímanie obrazu • Predspracovanie Nízka úroveň • Segmentácia ------------------------ • Detekcia príznakov • Klasifikácia a rozpoznávanie objektov • Porozumenie scény • Rekonštrukcia a 3 D zobrazenie Vyššia úroveň

2 D Obraz • obrazová funkcia = matica bodov, v ktorej každému pixelu môže byť priradená hodnota alebo vektor hodnôt • body matice v dvojrozmernom obraze sa nazývajú pixely • pri trojrozmernom sú to voxely

Prenos obrazu do počítača • má 3 etapy : 1. snímanie 2. vzorkovanie a kvantovanie 3. reprezentácia, kódovanie, uloženie

Vzorkovanie • rozdelenie obrazu na Mx. N bodov, inak povedané rozdelenie obrazu do mriežky s Mx. N počtom pixelov • Shanonova veta - vzorkovacia frekvencia musí byť aspoň dvakrát väčšia ako maximálna frekvencia ktorú obsahuje vzorkovací signál • existujú 2 typy mriežky: 1. štvorcová 2. hexagonálna

Kvantovanie • každému bodu z obrazu je pridaná konkrétna hodnota, ktorá určuje jas daného pixelu • najčastejšie sa kvantuje na 256 úrovní jasu, čo zodpovedá kódovaniu 8 bitmi • binárne obrazy vystačia iba s jediným bitom (1 alebo 0)

Histogram • je vektor s počtom zložiek rovným počtu jasových úrovní, ktorý je možné znázorniť grafom • hodnota každej zložky zodpovedá počtu bodov, ktoré majú príslušnú úroveň • jednému obrazu môže byť priradený iba jediný histogram, avšak jeden histogram môže byť priradený viacerým obrazom (napr. posunutím objektu na obraze, ktorého pozadie má konštantný jas, sa nemení)

Šum • vzniká pri snímaní, prenose i spracovaní obrazu • typy šumov: 1. aditívny šum 2. multiplikatívny šum 3. peper a soľ • aditívny a multiplikatávny šum vieme rozdeliť podľa charakteristiky na biely šum a Gaussov šum

Alliasing • nesprávnym vzorkovaním dochádza k falošnému vnemu • častým falošným úkazom tohto typu sú Moire prúžky, ktoré sú pozornému pozorovateľovi televízie známe ako falošné pruhy objavujúce sa pri snímaní pravidelne textúrovaných objektov

Predspracovanie obrazu • zlepšenie obrazu z hľadiska ďalšieho spracovania • Metódy predspracovania: 1. Bodové jasové transformácie 2. Geometrické transformácie 3. Lokálne predspracovanie (filtrácia, ostrenie a detekcia hrán) 4. Obnovenie obrazu pri známej degradácii 5. Matematická morfológia

• Z hľadiska veľkosti okolia prispievajúceho k transformácii vstupného bodu na výstupný poznáme nasledovné typy operácií: • bodové • lokálne • globálne

Geometrické transformácie • vektorová funkcia T, ktorá zobrazí bod (x, y) do bodu (x, y) • vypočítajú na základe súradníc bodov vo vstupnom obraze súradnice bodov vo výstupnom obraze • transformačné rovnice môžu byť vopred známe (rotácia, posunutie) alebo môžu byť odvodené na základe znalosti vstupného a transformovaného obrazu • samotná geometrická transformácia pozostáva z dvoch bodov: 1. Transformácia súradníc. 2. Aproximácia jasovej funkcie

Matematická morfológia • predstavuje relatívne samostatnú etapu spracovania obrazu • je spôsobená hlavne odlišným spôsobom matematického aparátu používaného pri výpočtoch • nadväzuje na tradičné metódy spracovania obrazu (hlavne na tie založené na konvolúcii) • používa sa na predspracovanie (odstránenie šumu, zjednodušenie tvaru), zdôraznenie štruktúry (kostra, stenčovanie, zosilňovanie, konvexný obal) • je založená na pojme bodovej množiny.

• bodová množina X – reprezentuje pixely objektov • pixely pozadia (hodnota 0) – tvoria množinu Xc (doplnok X) • Štruktúrny element B je bodová množina (zvyčajne menšia) obsahujúca reprezentatívny bod označený krížikom. Pomocou nich sa uskutočňujú morfologické transformácie. • Morfologická transformácia je daná reláciou medzi množinami X a B • • dilatácia zmení všetky body pozadia susediace s objektmi na body objektov erózia zmení všetky body objektu susediace s pozadím na body pozadia otvorenie - je erózia nasledovaná dilatáciou uzavretie - je dilatácia nasledovaná eróziou

3 D Videnie • základným princípom je projekcia lúčov vyžarovaných alebo odrazených od trojrozmerných objektov okolitého sveta na 2 D plochu senzora • 2, 5 D a 3 D Videnie • pritom dochádza ku strate informácie v dôsledku viacerých príčin : 1. do jedného bodu v 2 D rovine sa projektuje viacero bodov z 3 D priestoru 2. vzťah medzi vlastnosťami dopadajúceho lúča a vlastnosťami objektu 3. časti objektu sa môžu prekrývať 4. Šum

Textúry • je označenie pre triedu nefigurálnych obrazov, ktoré charakterizujú spravidla povrch objektu, ktoré môžeme nájsť prakticky u všetkých obrazov • prvky, z ktorých sa textúra skladá sa nazývajú textúrne primitíva (texel)

Kookurenčná matica • P 0°, 1(0, 0) = 0. Znamená to, že prvok matice o súradniciach (0, 0) reprezentuje početnosť objavenia sa dvojice s hodnotou 0, pričom vzdialenosť medzi nimi je 1 (bezprostrední horizontálni susedia).

Zdroje • TOMORI, Z. , NIKOROVIČ, M. Počítačové videnie v praxi. [PDF]. Mihalik, M. , Zentková, M. Verzia 12018. Košice: Ústav experimentálnej fyziky SAV, 2018. [18. 2. 2020]. ISBN 978 -80 -89656 -18 -9.

Ďakujem za pozornosť