Az emberi l Az emberi l átás átás BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Székely Vladimír 2003 szeptember Segédanyag a Villamosmérnöki Szak “A képtechnika alapjai” c. tárgyához Belső használatra!
Jan 02, 2016
Az emberi lAz emberi látásátás
BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Elektronikus Eszközök Tanszéke
Székely Vladimír
2003 szeptember
BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Elektronikus Eszközök Tanszéke
Székely Vladimír
2003 szeptember
Segédanyag a Villamosmérnöki Szak
“A képtechnika alapjai” c. tárgyához
Belső használatra!
Segédanyag a Villamosmérnöki Szak
“A képtechnika alapjai” c. tárgyához
Belső használatra!
Az emberi látásAz emberi látásA szem felépítéseA 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
Egy idegsejt felEgy idegsejt felépítéseépítése
DendritDendrit
AxonAxon
SzinapszisSzinapszis
Elektromos modellElektromos modell
Az ideghártya Az ideghártya (retina)(retina)
Érzékelő sejtek:
pálcikák, csapok
látóbíbor: rodopszin, jodopszin, cianopszin
Bipoláris sejtek
Ganglionsejtek
Érzékelők (receptor-sejtek)Érzékelők (receptor-sejtek)egy kis statisztikaegy kis statisztika
Retina:Retina: kb. 12 kb. 120 mi0 millió pálcika, ugyanennyi llió pálcika, ugyanennyi csapcsap
Látóideg:Látóideg: kb. 1 millió idegszál ( kb. 1 millió idegszál ( 2-3 mm) 2-3 mm)
Központi mélyedés:Központi mélyedés: 100 000 csap, 100 000 csap, 00 pálcika pálcika
Sárga foltSárga folt ( ( 2-3 mm): már pálcikák is vannak 2-3 mm): már pálcikák is vannak
Csapsűrűség:Csapsűrűség: 15 150 000/mm0 000/mm2 2 5000/mm 5000/mm22
Pálcika sPálcika sűrűség:űrűség: 00 16160 000/mm0 000/mm2 2 5000/mm5000/mm22
Vakfolt:Vakfolt: centrumtól 4-5 mm-re centrumtól 4-5 mm-re
A látóidegek lefutása az agybanA látóidegek lefutása az agyban
Az emberi szem látótere Az emberi szem látótere
A szem felbontA szem felbontóképességeóképessége
A mérés módja:
Snellen villa, Landoldt gyűrű
Látásélesség = 1/legfinomabb részlet látószöge (szögperc)
A szem felbontA szem felbontóképességeóképességeA felbontóképesség függése a A felbontóképesség függése a
megvilágítástólmegvilágítástól
A képközvetítés felbontás A képközvetítés felbontás igényeigénye
22330 fok l0 fok látószög,átószög,
1 fokperc felbontás:1 fokperc felbontás:
22330060=3600 pixel60=3600 pixel
TTehát az igény:ehát az igény:
363600 00 2400 2400 pixelpixel
NNézzük, mit ézzük, mit nyújtnyújt
a film, a TV!a film, a TV!
Egyes képhordozók képpont számának Egyes képhordozók képpont számának összehasonlításaösszehasonlítása
FIZIKAI HORDOZÓ p i x e l s z á m
vízszintes függőleges összes
TV szabvány 800 600 0,48 M
átlag camcorder 400 300 0,12 M
Workstation 1400 1000 1,4 M
Super-8 film (4,36mm) 1200 850 1,0 M
16 mm film (7,510,36mm) 2000 1500 3,0 M
35 mm film (1622mm) 4400 3200 14,08 M
Fényképezés (2436mm) 7200 4800 34,56 M
Profi fényképezés (6060mm) 12000 12000 144 M
A látás igénye ~3600 ~2800 10,0 M
A foto felbontóképességet 100 vonal/mm = 200 pixel/mm számolva
Egyes képhordozók képpont számának Egyes képhordozók képpont számának összehasonlításaösszehasonlítása
Villódzásérzet, fúziós frekvenciaVillódzásérzet, fúziós frekvencia
Erősen függ a Erősen függ a fényintenzitástófényintenzitástó
l!l!
880 Hz f0 Hz fölött ölött 00!!
A modulációs mélység A modulációs mélység értelmezéséhezértelmezéséhez
Villódzásérzet, fúziós frekvenciaVillódzásérzet, fúziós frekvencia
Világítás
fU = 50 Hz ffény = 100 Hz
Világítás
fU = 50 Hz ffény = 100 Hz
Mozifilm
24 kocka/sec
2-3 ágú pilla
Mozifilm
24 kocka/sec
2-3 ágú pilla
Villódzásérzet, fúziós frekvenciaVillódzásérzet, fúziós frekvencia
Televízió
Váltottsoros letapogatás
25 kép/sec =
50 félkép/sec
Televízió
Váltottsoros letapogatás
25 kép/sec =
50 félkép/sec
Számítógépi monitornak nem alkalmas!Számítógépi monitornak nem alkalmas!
Az adaptációAz adaptációMechanizmusai:Mechanizmusai:
pupilla méret változtatáspupilla méret változtatáslátóbíbor mennyiség csökkenéselátóbíbor mennyiség csökkenésepálcikák csoport-képzésepálcikák csoport-képzése
Spektrális érzékenység, színlátás
Spektrális érzékenység, színlátás
Színlátás, színmérésSzínlátás, színmérés
Young, Helmholtz,
Maxwell
Young, Helmholtz,
Maxwell
R G B Hullámhossz [nm] 700,0 546,1 435,8 Intenzitás [rel] 1 4,59 0,06
Az RGB alapszínek:
CIE (Commission Internationale d'Éclairage) 1931CIE (Commission Internationale d'Éclairage) 1931
A spektrális alapszín-összetevő függvények
A spektrális alapszín-összetevő függvények
Az RGB összetevők számításaAz RGB összetevők számítása
folytonos x() hullámhosszeloszlású fény eseténfolytonos x() hullámhosszeloszlású fény esetén
λdλrλxR )()(
λdλgλxG )()(
λdλbλxB )()(
Grassmann törvény, metamer színek
Grassmann törvény, metamer színek
Additív színkeverésAdditív színkeverés
Vektoros összegzés !Vektoros összegzés !
Legyen x() = x1() + x2() !Legyen x() = x1() + x2() !
2121
21
)()()()(
)())()(()()(
RRλdλrλxλdλrλx
λdλrλxλxλdλrλxR
Additív színkeverés, r,g koordinaták
Additív színkeverés, r,g koordinaták
BGR
Rr
BGR
Gg
BGR
Bb
1 bgr
Az r,g koordinatákAz r,g koordinaták
1 bgr
Fehér: r=g=b=0,33
Színek összegzéseSzínek összegzése
Két szín összege az r,g síkon a
két színt összekötő egyenesen
fekszik
Két szín összege az r,g síkon a
két színt összekötő egyenesen
fekszik
Az X,Y,Z színrendszerAz 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.
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.
B
G
R
Z
Y
X
599,5057,00
060,0590,4000,1
130,1752,1769,2
Az X,Y,Z színrendszerAz X,Y,Z színrendszer
ZYX
Xx
ZYX
Yy
ZYX
Zz
1 zyx
CIE színdiagram “Patkódiagram”CIE színdiagram “Patkódiagram”
A fekete test sugárzás vonala a
patkódiagramon
A CIE x,y,z spektrális színösszetevő függvények
A CIE x,y,z spektrális színösszetevő függvények
Valós szűrőkkel megvalósíthatók!Valós szűrőkkel megvalósíthatók!
Színekre bontás képfelvételkorSzínekre bontás képfelvételkor
Állókép: színszűrők váltása is megoldás
Mozgókép: a fényút háromfelé hasítása, három felvevő eszköz
Fotodióda mátrix képfelvevő IC, mikro színszűrő
elemekkel
Állókép: színszűrők váltása is megoldás
Mozgókép: a fényút háromfelé hasítása, három felvevő eszköz
Fotodióda mátrix képfelvevő IC, mikro színszűrő
elemekkelMilyen legyen a szűrő?
• RGB szűrő (közvetlenül használható, de a negatív r() ág miatt tökéletlen)
• XYZ szűrő (csak transzformálás után vezérelheti az RGB megjelenítőt)
Milyen legyen a szűrő?
• RGB szűrő (közvetlenül használható, de a negatív r() ág miatt tökéletlen)
• XYZ szűrő (csak transzformálás után vezérelheti az RGB megjelenítőt)
A katódsugár
-csöves monitor
szín-visszaadás
a
A katódsugár
-csöves monitor
szín-visszaadás
a
FCC alapszínek,
~ átlagos fénypor
FCC alapszínek,
~ átlagos fénypor
(FCC = Federal Connunications Commission, USA) (FCC = Federal Connunications Commission, USA)
A C,M,Y színkoordinatákA C,M,Y színkoordinaták
C = 1 - R
M = 1 - G
Y = 1 - B
C = Cyan, M = Magenta, Y = Yellow
Komplementer színek
A szubtraktív színkeverés alapszínei
C = Cyan, M = Magenta, Y = Yellow
Komplementer színek
A szubtraktív színkeverés alapszínei
Ha R,G,B az egységkockában vanHa R,G,B az egységkockában van
Színrendszerek a számítógépes grafikában
Színrendszerek a számítógépes grafikában
Hue, Saturation, LightnessHue, Saturation, Lightness
Az I,H,S színrendszerAz I,H,S színrendszer
I = intensity, H = hue, S = saturation
Hasonlóak: HLS, HSV
I = intensity, H = hue, S = saturation
Hasonlóak: HLS, HSV
B
G
R
v
v
I
0816,0408,0
816,0408,0408,0
333,0333,0333,0
2
1
12 /arctan vvH
22
21 vvS
Ez nemlineáris transzformáció!Ez nemlineáris transzformáció!
A HLS színrendszerA 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)
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)
BhGh
BhGhH
240120
A HLS színrendszerA HLS színrendszer
2
),,min(),,max( BGRBGRL
5,0
),,min(),,max(2
),,min(),,max(
5,0),,min(),,max(
),,min(),,max(
LhaBGRBGR
BGRBGR
LhaBGRBGR
BGRBGR
S
R,G,B a [0,1] tartományba normálva!R,G,B a [0,1] tartományba normálva!