Imaging / Computer Vision Imaging i computer vision.pdf · 2016. 3. 23. · 4 Ispitivanje proizvoda Senzori CMOS senzori koriste set tranzistora za svaki piksel kako bi pojačali

1

Ispitivanje proizvodaImaging / Computer Vision doc.dr. Samir Lemeš <[email protected]>

Ispitivanje proizvoda

Imaging / Computer Vision

Definicije Percepcija

svjetlosti 3D Imaging

Imaging / Computer Vision 2/36

g g Industrijski CT

Ispitivanje proizvoda

Imaging / Computer Vision Computer Vision je skup tehnika za

prikupljanje, obradu, analizu i interpretaciju složenih trodimenzionalnih podataka

Computer vision sistem se sastoji od

Imaging / Computer Vision 3/36

Computer vision sistem se sastoji od sljedećih komponenti: Izvor svjetlosti/zračenja Kamera Senzor Jedinica za obradu podataka Posmatrač

Ispitivanje proizvoda

Imaging / Computer Vision

Imaging system obuhvata sve procese uključene u formiranje slike objekta, kao i senzore koji zračenje pretvaraju u električne signale

Imaging / Computer Vision 4/36

Cilj je da se dobije signal sa objekta u takvoj formi da se može reći gdje se objekat nalazi (geometrija) i šta je taj objekat (kakve ima osobine)

Rezultati mogu biti kvantitativni i kvalitativni

Ispitivanje proizvoda

Imaging / Computer Vision

Ljudsko oko je ograničeno na uski dio elektromagnetnog

kt

Imaging / Computer Vision 5/36

spektra Computer vision

sistemi mogu registrovati i druge dijelove spektra

Ispitivanje proizvoda

Imaging / Computer Vision

Elektromagnetno zračenje se sastoji od elektromagnetnih talasa koji prenose energiju i kreću se kroz prostor određenom frekvencijom

Imaging / Computer Vision 6/36

Pored elektromagnetne teorije, zračenje se može posmatrati i kao tok čestica (fotona)

Fotoni (diskretni paketi energije) se kreću brzinom svjetlosti i nose energiju ep

2

Ispitivanje proizvoda

Imaging / Computer Vision

h = 6,626x10−34 Js je Planckova konstanta

Energija jednog fotona se obično daje u elektronvoltima (eV)

Imaging / Computer Vision 7/36

Iako fotoni ne nose električni naboj, ova jedinica je korisna, jer se elektromagnetno zračenje obično detektuje interakcijom sa električnim nabojem u senzorima

Ispitivanje proizvoda

Percepcija svjetlosti

Talasna dužina određuje boju

Amplituda određuje intenzitet svjetla

Imaging / Computer Vision 8/36

Ispitivanje proizvoda

Percepcija svjetlosti

Iako se čista bijela svjetlost vidi kao da nema boja, ona u stvari sadrži sve boje vidljivog spektra.

Kad bijela svjetlost osvijetli objekat,

Imaging / Computer Vision 9/36

on selektivno blokira neke boje a reflektuje (odbija) druge.

Samo reflektovane boje doprinose percepciji boja

Ispitivanje proizvoda

Percepcija svjetlosti Ljudsko oko detektuje spektar

kombinacijom fotoosjetljivih ćelija: Ćelije oblika štapića. Ćelije oblika konusa (čepića).

Oko sadrži tri tipa

Imaging / Computer Vision 10/36

Oko sadrži tri tipa konusnih ćelija, koje su osjetljive na svjetlosti kratke, srednje ili duge talasne dužine.

Ispitivanje proizvoda

Percepcija svjetlosti U prirodi boje

nemaju samo jednu talasnu dužinu.

Boja koju vidimo je najdominantnija

k

Imaging / Computer Vision 11/36

u spektru Zasićenost

predstavlja čistoću boje.

Čišća boja ima uži spektar (manje drugih nijansi u spektru).

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Kod analognog fotoaparata se kroz sistem leća (objektiv) osvjetljava film (celuloidna traka sa slojem osjetljivim na svjetlost prije hemijske obrade).

Imaging / Computer Vision 12/36

Kod digitalne kamere osvjetljava se SENZOR.

Senzor se sastoji od velikog broja fotoosjetljivih dioda, koje intenzitet svjetla pretvaraju u električni naboj.

3

Ispitivanje proizvoda

Senzori Optički gubici u fotosenzorima:

1. odbijanje od površine 2. interferencija s tankim filmom3. upijanje u oblozi4 gubici u

Imaging / Computer Vision 13/36

4. gubici u neaktivnim područjima

5. interakciji u dubini poluprovodnika

6. prenos kroz poluvodič

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Pikseli se generišu u dva glavna tipa poluprovodničkih senzora:

a) fotodiodab) MOS kondenzator

( l d d )

Imaging / Computer Vision 14/36

(metal oxide semiconductor)

Ispitivanje proizvoda

Senzori

U pozadini je uvećana slika

Imaging / Computer Vision 15/36

senzora na kojojse vide pikseli(fotodiode)

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Piksel (PIcture ELement)

Imaging / Computer Vision 16/36

Ispitivanje proizvoda

Senzori

CCD (Charge-Coupled Device)

Imaging / Computer Vision 17/36

CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Ispitivanje proizvoda

Senzori

CCD senzor očitava električni naboj. Analog-to-digital konverter (ADC)

pretvara vrijednost svakog piksela u digitalnu veličinu mjerenjem količine

Imaging / Computer Vision 18/36

naboja i pretvaranjem u binarnu formu.

4

Ispitivanje proizvoda

Senzori

CMOS senzori koriste set tranzistoraza svaki piksel kako bi pojačali i prenijeli naboj putem većeg broja žica.

Imaging / Computer Vision 19/36

CMOS signal jedigitalni, tako da mu ne treba ADC.

Ispitivanje proizvoda

Senzori CMOS je osjetljiviji na šum (greške) CMOS troši do 100 x manje struje CCD su se pojavili prije CMOS senzora CMOS ima manju svjetlosnu

Imaging / Computer Vision 20/36

osjetljivost Svjetlosna osjetljivost senzora je

ekvivalentna ISO oznaci filma. Najčešće kamera ima automatsko

podešavanje osjetljivosti na ISO 100, 200 ili 400

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Prikaz prenosa električnog naboja u CCD senzoru

CCD – Charge Coupled Device Monohromatski senzor (registruje

Imaging / Computer Vision 21/36

( g jsamo intenzitet svjetlosti)

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Senzori registruju samo intenzitet svjetla:

Rezultat je crno/bijela (Grayscale) slika

Imaging / Computer Vision 22/36

Ispitivanje proizvoda

Senzori

James Clerk Maxwell je 1860 uslikao istu sliku kroz crveni, zeleni i plavi filter.

Zatim je tako dobijene crno/bijele

Imaging / Computer Vision 23/36

slike projektovao kroz iste filtere, čime je dobio kolor sliku.

Na istom principu rade i današnji kolor senzori.

RGB su aditivne boje

Ispitivanje proizvoda

Senzori Svaki piksel na senzoru ima filter

tako da propušta samo jednu boju Zelenih

piksela ima 2x više jer

Imaging / Computer Vision 24/36

2x više jer je okoosjetljivije na zelenu boju

5

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Interpolacijom se računa boja svakog piksela iz susjednihpiksela

Na slici se

Imaging / Computer Vision 25/36

zelena površina prikazujena osnovu boja8 susjednih piksela

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Nove tehnologije senzora TFA (Thin Film on ASIC)

Imaging / Computer Vision 26/36

LARS (Locally Autoadaptive Sensor)

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Linijski senzori Line-scan sensor

Imaging / Computer Vision 27/36

Ispitivanje proizvoda

Senzori

Linijski senzori (Line-scan sensor)

Imaging / Computer Vision 28/36

Ispitivanje proizvoda

3D Imaging

1D laserska triangulacija

Imaging / Computer Vision 29/36

Tehnika mjerenja impulsnog vremena (pulse time-of-flight)

Interferometrija

Ispitivanje proizvoda

3D Imaging

Fringe projection Na objekat se

projektuje mreža

Imaging / Computer Vision 30/36

6

Ispitivanje proizvoda

3D Imaging

Fringe projection Problem: površine koje su u sjeni

Imaging / Computer Vision 31/36

Ispitivanje proizvoda

3D Imaging

Imaging / Computer Vision 32/36

Ispitivanje proizvoda

3D Imaging

Referentne tačke za pokretni objekat

Imaging / Computer Vision 33/36

Ispitivanje proizvoda

Industrijski CT

CT – Computed Tomography NDT metoda 2D/3D digitalizacije

objekata

Imaging / Computer Vision 34/36

Ispitivanje proizvoda

Industrijski CT

Medicinski CT se okreće oko nepokretnog pacijenta

Imaging / Computer Vision 35/36

Industrijski CT je stacionaran i skenira pokretne proizvode

X-zrake

Ispitivanje proizvoda

Industrijski CT

Projektovanje x-zraka u jednoj ravni iz raznih uglova

Imaging / Computer Vision 36/36

Konusni snop x-zraka skenira veći broj slojeva istovremeno