l

Politechnika Warszawska

Wydział Samochodów i Maszyn

Roboczych

Wprowadzenie do przetwarzania

obrazów

Praca domowa

Akwizycja Obrazów

Mateusz Cieloch gr. 3,1 numer albumu 237897

Spis treści:

1. Wstęp.
2. Przykłady użycia akwizycji obrazów
3. Historia
4. Urządzenia wykorzystywane do akwizycji obrazów
5. Fotografia cyfrowa
6. Obraz cyfrowy
7. Problemy podczas akwizycji
8. Literatura

aa

1. Wstęp

Akwizycją obrazu nazywamy proces pobierania informacji w postaci obrazu
o interesującym nas obiekcie fizycznym, a następnie przekształcanie jej na
postać cyfrową. Oznacza to przekształcenie obrazu analogowego na obraz
cyfrowy. Do takiego przekształcenia wykorzystuje się procesy próbkowania i
kwantowania. Pozyskanie cyfrowej reprezentacji obrazu umożliwia
przeprowadzenie dalszej obróbki pozyskanych informacji w specjalistycznych
systemach komputerowych. Akwizycja obrazu

a

dostarcza dane, których

użycie pozwala na wykorzystanie komputerów do celów, jakie kiedyś
wymagały użycia oka

a

ludzkiego lub były niewykonalne.

Analiza i rozpoznawanie obrazów możliwe dzięki akwizycji to jedna z
ajszybciej rozwijających się gałęzi informatyki w obecnych czasach. Technika
używana niegdyś wyłącznie w laboratoriach jest używana obecnie na szeroką
skalę w przemyśle oraz życiu codziennym.

2. Przykłady użycia akwizycji obrazów.

Komputerowa obróbka i identyfikacja obrazów znajduje zastosowanie na
liniach produkcyjnych w fabrykach oraz w różnego rodzaju sortowniach.
Kamera połączona z komputerem może posłużyć do analizy jakości
elementów znajdujących się na taśmie podajnika, co pozwala na
zautomatyzowanie procesów takich jak:
- wyszukiwanie uszkodzonych produktów,
- segregacja produktów na klasy względem kształtu, koloru albo wielkości,
- ocena wydajności i prawidłowości pracy zautomatyzowanych linii
produkcyjnych,
- automatyczne unieruchomienie podłączonych urządzeń w przypadku
wykrycia wystąpienia zagrożenia życia osób trzecich, które bez pozwolenia
wtargnęły na teren zakładu
Możliwości uzyskane dzięki pozyskiwaniu, obróbce i rozpoznawaniu obrazów

pozwalają na zmniejszenie kosztów wytwarzania danego dobra przez redukcję
personelu pracującego przy wizualnym nadzorze produkcji i segregacji
produktów. Dodatkowo oznacza to również skrócenie czasu trwania tych oraz
wielu innych procesów, przez zastąpienie człowieka specjalistycznymi
robotami wyposażonymi w urządzenia do akwizycji i przetwarzania obrazów.
Rozwój technologiczny pozwolił na użycie dobrodziejstw pozyskiwania
i przetwarzania obrazów w życiu codziennym. Przykładem do niedawna
niewyobrażalnych możliwości teraz dostępnych dzięki akwizycji jest detekcja
twarzy podczas robienia zdjęć nowoczesnym, cyfrowym aparatem
fotograficznym lub telefonem komórkowym. O szerokiej gamie zastosowań
akwizycji danych świadczy rosnące jej użycie w dziedzinach takich jak
medycyna i astronomia.

3. Historia

Niemal od początku ludzkości człowiek próbował utrwalić obraz rejestrowany
przez jego oczy. Świadczą o tym między innymi liczne malowidła
odnajdowane na ścianach jaskiń. Malowanie zaobserwowanych obrazów było
jednak metodą czasochłonną i mało dokładną. W XIX wieku dzięki rozwojowi
w dziedzinie chemii i połączeniu wielu różnych technik powstała fotografia. Był
to wynalazek przełomowy znacznie usprawniający cały proces uwieczniania
obserwowanych obrazów.Wraz z upływem lat fotografia analogowa pozwalała
na coraz prostsze uwiecznianie obrazów w coraz lepszej jakości. Możliwości
obróbki fotografii były niewielkie. Krokiem milowym w tej dziedzinie okazało się
powstanie fotografii cyfrowej pod koniec XX wieku.Umożliwiło to przesyłanie
zarejestrowanego obrazu do komputera, gdzie można go poddać obróbce i
przygotować to wykorzystania do różnych celów.

4. Urządzenia wykorzystywane do akwizycji obrazów.

Do przeprowadzenia akwizycji obrazów można użyć urządzeń takich jak:
- cyfrowy aparat fotograficzny (cechuje się dużą dostępnością oraz dużą
rozdzielczością otrzymywanego obrazu)
- kamera cyfrowa (pozwala na przetwarzanie dużej ilości obrazów co
umożliwia na rejestrowanie zmian otoczenia w czasie. Duże prędkości
przetwarzania danych uzyskiwane są kosztem pogorszenia jakości
poszczególnych obrazów. Stanowi to duży minus użycia tego urządzenia)
- skaner (pozwala na otrzymanie obrazu o bardzo dużej rozdzielczości, jednak
wymaga wcześniejszego przygotowania obiektu skanowanego co często nie
jest w ogóle możliwe)
Różne charakterystyki poszczególnych urządzeń wymuszają konieczność
doboru odpowiednich narzędzi do planowanego zastosowania. Dzięki
ogólnodostępności wszystkich tych urządzeń, brak uniwersalności nie stanowi
żadnego problemu.

5. Fotografia cyfrowa

Niezbędne do przeprowadzenia akwizycji danych jest wykonanie fotografii
cyfrowej, polegającej na utrwaleniu obrazu w postaci cyfrowej, a nie na
chemicznym nośniku światłoczułym, jak ma to miejsce w fotografii analogowej.
Utrwalanie obrazu w aparatach cyfrowych możliwe jest dzięki pomiarowi
jasności poszczególnych pikseli matrycy. Cechą charakterystyczną tej techniki

jest dokładnie taka sama rozdzielczość wyrażona w megapikselach. W
cyfrowym aparacie fotograficznym rozdzielczość ogranicza zastosowana
matryca, natomiast w aparacie analogowym wielkości kryształów srebra
metalicznego. Zdolność rozdzielcza obiektywu ma wpływ na
rozdzielczość w obu rodzajach aparatów fotograficznych.

6. Obraz cyfrowy

Dzięki fotografii cyfrowej otrzymujemy cyfrowy obraz będący dwuwymiarową
funkcją dyskretną g(x,y) czyli taka że jej argumenty to dyskretne piksele, a
wartości to kolory w przestrzeni RGB. Początek układu współrzędnych
przyjmuje się w lewym górnym rogu obrazu.

Rys. 1. Rysunek przedstawiający układ współrzędnych obrazu cyfrowego.

7. Problemy podczas akwizycji

Podczas procesu akwizycji powstają pewne zniekształcenia, które należy
zredukować podczas wstępnego przetwarzania obrazów.
Rodzaje zniekształceń:
I. Zniekształcenia radiometryczne spowodowane:
- nierównomiernością oświetlenia,
- błędami konwersji oświetlenia.
II. Zniekształcenia geometryczne spowodowane:
- nieliniowością układów przeglądania,
- zmianami skali,
- obrotem kamery,
- własnościami toru optycznego
- nierównomiernościami płaszczyzn obrazu i elementu fotoczułego kamery

8. Literatura
-

http://korzen.org/wsisiz/przetwarzanie%20obrazow/wyklad/Wykl02pdf.pdf

-

http://robotyka.ia.pw.edu.pl/twiki/bin/viewfile/Publications/AllTheses?

rev=1;filename=mszymczak_praca_inz.pdf

-

http://www.ibspan.waw.pl/~jaworska/st_dok0309.pdf

-

http://pl.wikipedia.org/wiki/Fotografia_cyfrowa

-

http://grb.fuw.edu.pl/pi/thesis/MichalJegier.pdf