Bilgisayarla Görüye Giriş Ders 2 Görüntü Oluşumu Alp Ertürk alp.erturk@kocaeli.edu.tr
Sadece bir nesnenin önüne fotoğraf filmi koyarak mantıklı bir görüntü elde edebilir miyiz? Slide by Steve Seitz
İğne deliği (pinhole) kamera Slide by Steve Seitz
İğne deliği (pinhole) kamera
İğne deliği (pinhole) kamera VİDEO: Pinhole camera
İğne deliği (pinhole) kamera modeli Uzak nesneler daha küçük görülür.
İğne deliği (pinhole) kamera modeli Paralel hatlar kaybolma noktasında birleşir.
İğne deliği (pinhole) kamera modeli f y z x
İğne deliği (pinhole) kamera modeli x y z f P = (x,y,z) noktasından O noktasına ışın için görüntü düzlemi ile kesişim, benzer üçgenler kullanılarak: ),, ( ),, ( f z y f z x f z y x ), ( ),, ( z y f z x f z y x
x ( x, y, z) ( f, f z Bu doğrusal bir dönüşüm mü? Hayır: z ye bölme işlemi doğrusal değil Çözüm: y z ) Homojen görüntü koordinatları Homojen sahne koordinatları Homojen koordinatlar üzerinden dönüşüm: Slide by Steve Seitz
Perpektif İzdüşüm Matrisi: f z y x z y x f / 1 0 1/ 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 ), ( z y f z x f
İğne deliği (pinhole) kamera modeli İğne deliği kamera modeli perspektif izdüşüm (perspective projection) olarak da adlandırılmaktadır. Model yakınsamaları: Affin: Sahne noktaları düzlemsel ise Zayıf-perspektif: Sahne bir düzlem ile yakınsanır ve nesnelerin kameradan çok uzakta olduğu varsayılır Ortografik: Sahne bir düzlem ile yakınsanır, nesnelerin kameradan çok uzakta olduğu ve kamera uzaklığının sabit olduğu varsayılır
Affin İzdüşüm Sahnedeki tüm noktalar bir düzlemde ise
Zayıf-perspektif İzdüşüm Sahnedeki tüm noktaların bir düzlemde olduğu varsayımı yapılırsa Not: Bu varsayım, sahnedeki derinlik aralığı, kameradan ortalama uzaklığa göre daha küçük olduğunda geçerlidir.
Ortografik İzdüşüm Sahne derinlik aralığı ortalama derinliğe göre küçük, kamera mesafesi ise sabitse => m = 1
Ev yapımı iğne-deliği kamera Slide by A. Efros
Kamera açıklığını küçültmek: Neden açıklığı olabildiğince küçük yapmayalım? Daha az ışık geçer Kırılma etkileri artar Slide by Steve Seitz
VİDEO: Lens
Lens eklemek: İğne deliği modelinin eksikliklerini gidermek için İdeal lens: İğne deliği ile aynı izdüşüm ama daha çok ışık toplar
Lens eklemek: focal point f Lens, ışığı filmin üstünde toplar Merkezden geçen ışınlar yön değiştirmez Tüm paralel ışınlar odak uzaklığındaki bir düzlemde tek noktada toplanır.
Lens eklemek: circle of confusion Lens, ışığı filmin üstünde toplar Nesnelerin odaklı olduğu belirli bir uzaklık vardır Diğer nesnelerin izdüşümü görüntüde bir belirsizlik çemberi nde yer alır.
i o P P f Gaussian İnce Lens Formülü: 1 i 1 o 1 f f lensin odak uzaklığı lensin ışık kırma yeteneğini belirler
D f D Frédo Durand s slide
y /y = D /D y D f D y Frédo Durand s slide
y /y = D /D y D f D y /y = (D -f)/f y Frédo Durand s slide
İnce lens formülü: 1 1 1 + = Denklemi sağlayan her nokta odaktadır D D f D f D Frédo Durand s slide
Alan derinliği Öznenin kabul edilebilir keskinlikte olduğu uzaklık aralığıdır.
Alan derinliğini değiştirmek: Daha küçük bir açıklık nesnelerin yaklaşık olarak odakta olduğu aralığı arttırır Ancak küçük açıklıklar ışık miktarını azaltır
Büyük açıklık = Küçük DOF Küçük açıklık = Büyük DOF
Görüş alanı / odak uzaklığı Büyük FOV, küçük f Kamera araca yakın Küçük FOV, büyük f Kamera araca uzak Sources: A. Efros, F. Durand
Görüş alanı Slide by A. Efros
Görüş alanı Slide by A. Efros
Görüş alanı f f Görüş alanı odak uzaklığı ve kamera retinası boyutuna bağlıdır. Daha büyük odak uzaklığı daha küçük görüş alanına neden olur.
Lens bozunumları: Vignetting L3 L2 L1 B A Sahne noktası A için, sahne noktası B ye göre, L3 lensinden daha çok ışık geçer
Lens bozunumları: Vignetting photo by Robert Johnes
Lens bozunumları: Chromatic Aberration Lensin farklı dalgaboyları için farklı kırılma indisleri olması Lens merkezine yakın Lens merkezinden uzak
Lens bozunumları: Spheric Aberration
Lens bozunumları: Açısal bozunum Bozunumsuz Pin cushion Barrel
Lens bozunumları: Açısal bozunum Düzeltme öncesi Düzeltme sonrası
Dijital kamera Film yerine sensör dizisi Dizideki her hücre ışığa karşı hassas bir diode İki yaygın tip Charge Coupled Device (CCD) Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) Slide by Steve Seitz
CCD vs. CMOS CCD: Akımı çip üstünde taşır ve dizinin bir köşesinde okur. Bir analogdijital dönüştürücü piksel değerini dijital bir değere dönüştürür. CMOS: Her pikselde birden çok transistor kullanarak akımı kuvvetlendirir ve daha geleneksel kablolar ile taşır. İşaret dijital olduğu için analog-dijital dönüştürücü gerekli değildir.
CCD vs. CMOS CCD (charge coupled device) Higher dynamic range High uniformity Lower noise CMOS (complementary metal Oxide semiconductor) Lower voltage Higher speed Lower system complexity