3 1 imaginea
Post on 04-Dec-2015
238 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Cap. Cap. 33.1 .1 imagineaimaginea
LanLan��ulul imaginiiimaginii (I)(I)
� Lan�ul imaginii reprezint� o modalitate de vizualizare a cre�rii �i red�rii oric�reiimagini
� Elementele lan�ului sunt:� achizi�ia
� prelucrarea
� stocarea
� transmiterea
lentil�
LanLan��ulul imaginiiimaginii (II)(II)
� Orice aplica�ie poate omite anumitecomponente ale lan�ului imaginii sau le poate utiliza într-o ordine diferit�
� La achizi�ie, rezolu�ia imaginii estelimitat� de num�rul fotodiodelor matriciiCCD (Charge Coupled Device – dispozitiv cu cuplaj prin sarcin�)
� Acest fapt determin� frecven�a de e�antionare a CAN-ului pentru imagineadigital�
AchiziAchizi��iaia imaginiiimaginii fotograficefotografice (I)(I)
� 1826 – Niepce a realizat prima înregistrare(chimic�) a unei imagini
� 1838 – Niepce �i Daguerre au creat prima camer�foto (daguerreotype)
� 1895 – fra�ii Lumiere au ob�inut patentul pentrucinematograf (16 cadre/secund�)
obiectivscen� filmobturator
AchiziAchizi��iaia imaginiiimaginii fotograficefotografice (II)(II)
� Achizi�ia conven�ional� a imaginii necesit�urm�toarele componente principale:
� obiectiv
� pentru a focaliza lumina dintr-o scen� pe un film fotosensibil (argint)
� diafragm�
� pentru a controla cantitatea de lumin� care impresioneaz� filmul
� obturator
� pentru a controla timpul de expunere la lumin� a filmului
AchiziAchizi��iaia imaginiiimaginii electroniceelectronice (I)(I)
� Imaginea electronic� este ob�inut� utilizând:
� elemente tradi�ionale: obiectiv, diafragm�, obturator
� componente suplimentare:
� CCD� explorarea imaginii �i conversia foto-electric�
� CAN� ob�inerea formatului digital al imaginii
� mediu de stocare
� memoria electronic�, suport magnetic
AchiziAchizi��iaia imaginiiimaginii electroniceelectronice (II)(II)
obiectivscen� matriceCCD
obturator stocaredigital�
Camera Camera foto foto digital�digital� (I)(I)
� O camer� digital� portabil�, pentru achizi�ia imaginilor statice, are urm�toarele componenteelectronice:
CCD CAN mediu de stocare
procesornumeric de imagine
microprocesorde comand�
interfa�apentrustocare
vizorLCD
PC
Camera Camera foto foto digital�digital� (II)(II)
� CCD� pentru achizi�ia imaginii (conversie opto-electronic� �i explorare)
� CAN� pentru cuantizarea imaginii
� procesor numeric de imagine� pentru compresia imaginii �i conversiaformatului
� sub-sistem de stocare (digital�)� memorie electronic�, magnetic� sau interfa�� PC
� microprocesor de comand�� pentru coordonarea procesului de achizi�ie(vizor LCD �i reglarea automat� a focaliz�rii, a diafragmei, a timpului de expunere etc.)
EfectEfectulul fotofoto--electric (I)electric (I)
Amplificator
Semnal
Foto-detector
Lumin�
Cablu
Fotodiod�
Foton
Electroni stoca�i(elibera�i de fotoni)
Siliciu
EfectEfectulul fotofoto--electric (II)electric (II)
� Fotonii sunt elemente de imagine
� Fotonii inciden�i pe suprafa�a foto-detectoare�cedeaz� o cuant� de energie
� Electronii utilizeaz� energia pentru ruperea leg�turilor de valen��, devenind electroni liberi
� Electronii liberi formeaz� un curent electric,baza semnalului generat
� Semnalul de ie�ire poate fi utilizat doar dup�amplificare
� Un foto-detector pe baz� de siliciu este sensibilla acela�i interval luminos ca ochiul uman
DispozitivDispozitiv cu cu cuplajcuplaj prinprin sarcin�sarcin�(I)(I)Dispozitiv foto-sensibil bi-dimensional � 104 ÷ 106
celule. Tehnici posibile:
� fiecare foto-diod� are un conector �i un amplificatorpropriu (foarte complex)
� fiecare foto-diod� are un comutator pentru a o conecta la un amplificator (idem)
� CCD inventat de Bell Labs în anii ’70
� CCD rezolv� problema cabl�rii
� introduce ideea de canal
� pot trece pachete de electroni
� mi�carea pachetelor pe canal este controlat� prinschimbarea tensiunii electrozilor canalului
� structura canalului �ine separate pachetele de sarcin�
DispozitivDispozitiv cu cu cuplajcuplaj prinprin sarcin�sarcin�(II)(II)
Electrozi
Siliciu
Canal implantat
DispozitivDispozitiv cu cu cuplajcuplaj prinprin sarcin�sarcin�(II)(II)
� CCD liniar este o linie de fotodiode
� fotodiodele creaz� o imagine electronic� a sceneicapturate
� CCD-ul este un dispozitiv ce transport� electroni(informa�ie de lumin�) de la fiecare fotodiod�, la amplificatorul de ie�ire
CCD CCD liniareliniare (I)(I)
Cum lucreaz� CCD liniar:1. fotodiodele sunt drenate de electroni liberi
2. se expun fotodiodele scenei, electronii suntgenera�i în interiorul fotodiodelor, propor�ional cu lumina
3. se obtureaz� lumina (se închide obturatorul)
4. se închid por�ile (comutatoarele) de transfer
5. electronii sunt transfera�i în CCD6. pachetele de electroni sunt gata de transferat
de-a lungul canalului, în timpul unei noiexpuneri la scen�
7. se comut� tensiunea electrozilor pentru a mutapachetele de electroni un pas la dreapta, spreamplificatorul de ie�ire
Pasul 7 se repet� pentru toate fotodiodele din linie
CCD CCD liniareliniare (II)(II)
Sunt utilizate dou� structuri pentru CCD bidimensional
1. CCD CU TRANSFER PE LINII
� În CCD cu transfer pe linii fiecare coloan� a foto-elementelor este conectat� la canalul saupropriu
� Avantaje:� nu este nevoie de obturator
� poate capta o nou� imagine în timp cecite�te cadrul precedent
� poate fi folosit la aplica�ii statice sauîn mi�care
� Dezavantaje:� dificil de fabricat (litografie complex�)
CCD CCD bidimensionalbidimensional (I)(I)
� Fiecare coloan� de foto-elemente (zona activ�) este conectat la canalul s�u propriu (zonaprotejat�, insensibil� la lumin�)
CCD cu transfer CCD cu transfer interliniarinterliniar (I)(I)
Func�ionarea CCD cu transfer pe linii:1. se descarc� toate sarcinile
2. se expun foto-elementele
3. se închid por�ile de transfer �i se transfer�electronii în partea protejat� a re�elei
4. se deplaseaz� canalele cu o celul� în jos, astfel încât s� fie un rând de sarcini în CCD
5. se deplaseaz� totul la dreapta
6. se transfer� în amplificator
� se repet� pasul 5 pentru o linie
� se repet� pa�ii 4 �i 5 pentru toateliniile
CCD cu transfer CCD cu transfer interliniarinterliniar (II)(II)
2. CCD CU TRANSFER PE CADRE
� CCD cu transfer pe cadre are toate liniilefoto-elementelor conectate la un singur canal
� Avantaje:� simplu de fabricat
� întreaga suprafa�� este fotosensibil�
� pixelii sunt mai apropia�i unul de cel�lalt
� Dezavantaje:
� necesit� obturarea luminii în timpultransferului cadrului
CCD CCD bidimensional(IIbidimensional(II))
� Toate liniile foto-elementelor suntconectate la un singur canal
CCD cu transfer de cadre (I)CCD cu transfer de cadre (I)
Func�ionarea CCD cu transfer pe cadre:1. se descarc� întreg cadrul
2. se expun foto-elementele
3. se obtureaz� lumina (obturatorul trebuie s� se închid�, altfel imaginea ar fi afectat� de modificarea scenei)
4. se deplaseaz� un întreg rand jos în canal
5. se deplaseaz� la dreapta în amplificator
� se repet� pasul 5 pentru o linie
� se repet� pa�ii 4 �i 5 pentru toateliniile
CCD cu transfer de cadre (II)CCD cu transfer de cadre (II)
� Re�eaua CCD este sensibil� la toateculorile luminii din spectrul vizibil
� Ochiul uman are o sensibilitate selectiv�la culoare:
� Y = 0,3 R + 0,59 G + 0,11 B
� Un CCD color trebuie s� proceseze luminacu toate componentele sale
Tehnici posibile:
1. pixelii individuali devin sensibili la lumin�doar la o anumit� band� ingust� de lungimi de und�, folosind filtre de culoare ro�u, verde �ialbastru
CCD color (I)CCD color (I)
2. cele trei componente de culoare a oric�reiimagini sunt ob�inute prin trei expunericonsecutive, lentilele fiind acoperite succesivcu filtre de culoare ro�u, verde �i albastru; aceast� tehnic� nu este recomandat� scenelor înmi�care
3. camerele video utilizeaz� o structur� GCMY, cu o bun� performan�� la lumina slab�, utilizând patrufiltre:
a. G (Green): verde
b. C (Cyan): turcoaz = verde + albastru
c. M (Magenta): purpuriu = ro�u + albastru
d. Y (Yellow): galben = ro�u + verde
CCD color (II)CCD color (II)
top related