الخلفية المعرفية في معالجة الصور

ما هي كاميرا الويب؟

لقد رأينا جميعًا كاميرات مختلفة، مثل

فما هي الكاميرا إذن؟ في النهاية، هي جهاز يحول الإشارات الضوئية إلى إشارات كهربائية. في مجال الرؤية الحاسوبية، أبسط نموذج للكاميرا هو نموذج التصوير بالثقب الدقيق:

نموذج الثقب الدبوسى هو نموذج كاميرا مثالي لا يأخذ في الاعتبار المشاكل مثل انحناء المجال والتشويه الموجودة في الكاميرات الفعلية. ومع ذلك، في الاستخدام الفعلي، يمكن حل هذه المشاكل عن طريق إدخال معلمات التشويه أثناء عملية المعايرة، وبالتالي فإن نموذج الثقب الدقيق لا يزال نموذج الكاميرا الأكثر استخدامًا على نطاق واسع.

تمر الصورة عبر العدسة وتشرق على شريحة حساسة للضوء. يمكن للشريحة الحساسة للضوء تحويل المعلومات مثل الطول الموجي وكثافة الضوء إلى إشارة رقمية يمكن للكمبيوتر التعرف عليها (الدائرة الرقمية). يبدو العنصر الحساس للضوء على هذا النحو :

(المكون المربع في المنتصف هو المكون الحساس للضوء)

ما هي البكسلات والدقة؟

يتكون العنصر الحساس للضوء من العديد من النقاط الحساسة للضوء، على سبيل المثال، هناك 640*480 نقطة، كل نقطة هي بكسل، ويتم جمع بكسلات كل نقطة وفرزها لتكوين صورة. ثم تكون دقة هذه الصورة 640*480:

ما هو معدل الإطارات

معدل الإطارات (FPS) هو عدد الصور التي تتم معالجتها في الثانية. إذا تجاوز 20 إطارًا، فمن الصعب على العين البشرية اكتشاف أي تأخير. بالطبع، إذا تم استخدامه على جهاز، فكلما زاد معدل الإطارات، كان ذلك أفضل. مقارنة الحد الأقصى لمعدل الإطارات في OpenMV:\ ملاحظة: الصور غير المحددة هنا لا يتم نقلها إلى IDE، حيث أن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً.

ما هو اللون

من الناحية الفيزيائية، الألوان عبارة عن موجات كهرومغناطيسية ذات أطوال موجية مختلفة.\ \

ومع ذلك، وفقًا للتأثيرات البصرية للعين البشرية، يمكن وصف لون الضوء المرئي من خلال مجموعات الألوان RGB وCMYK وHSB وLAB.

ثلاثة ألوان أساسية RGB

إن مبدأ الألوان الثلاثة الأساسية لا يعود إلى أسباب فيزيائية، بل إلى أسباب فسيولوجية إنسانية. هناك عدة أنواع من الخلايا المخروطية المستقبلة للضوء التي تميز الألوان في عين الإنسان، وهي الأكثر حساسية للضوء الأصفر والأخضر والأخضر والأزرق البنفسجي (أو البنفسجي) (أطوال موجية 564 و534 و420 نانومتر على التوالي).

لذلك، يتم استخدام RGB غالبًا على الشاشات لعرض الصور.

LABالسطوع والتباين

في مساحة ألوان Lab، يمثل L السطوع؛ وتمثل القيمة الإيجابية لـ a اللون الأحمر، وتمثل قيمتها السلبية اللون الأخضر؛ وتمثل القيمة الإيجابية لـ b اللون الأصفر، وتمثل قيمتها السلبية اللون الأزرق. على عكس مساحات الألوان RGB وCMYK، تم تصميم ألوان Lab لتقريب الرؤية البشرية.

لذلك، يمكن للمكون L ضبط السطوع وتعديل مستويات إخراج المكونات a وb لتحقيق توازن دقيق للألوان.

ملاحظة: في خوارزمية العثور على كتل الألوان في OpenMV، يتم استخدام وضع LAB هذا!

اختيار مصدر الضوء

إذا كان جهازك يعمل في الصناعة، أو كان جهازًا يعمل على مدار 24 ساعة، فإن الحفاظ على مصدر ضوء ثابت أمر ضروري.حاسم، وخاصة في خوارزميات الألوان. بمجرد تغير السطوع، ستتغير قيمة اللون بأكمله بشكل كبير!

سيتم إضافته

البعد البؤري للعدسة

لأن الصورة تنعكس على العنصر الحساس للضوء من خلال الانكسار الضوئي للعدسة. ثم تقوم العدسة بتحديد حجم ومسافة الصورة بأكملها. أحد أهم المعايير هو البعد البؤري.

البعد البؤري للعدسة: يشير إلى المسافة من النقطة الرئيسية خلف بصريات العدسة إلى النقطة البؤرية، وهو مؤشر مهم لأداء العدسة. يحدد البعد البؤري للعدسة حجم الصورة ومجال الرؤية وعمق المجال ومنظور الصورة. عند تصوير نفس الموضوع على نفس المسافة، تكون الصورة المتكونة بواسطة عدسة ذات طول بؤري أطول أكبر، وتكون الصورة المتكونة بواسطة عدسة ذات طول بؤري أقصر أصغر. لاحظ أنه كلما زاد البعد البؤري، كلما كانت زاوية الرؤية أصغر.\

هناك نقطة أخرى وهي تشوه العدسة. فبسبب المبادئ البصرية، تختلف المسافات بين المواضع المختلفة على الشريحة الحساسة للضوء والعدسة. وببساطة، تبدو الأشياء أكبر عندما تكون أقرب وأصغر عندما تكون أبعد، وبالتالي فإن تأثير عين السمكة ( سوف تظهر التشوهات الأسطوانية على الحواف. لحل هذه المشكلة، يمكنك استخدام خوارزمية لتصحيح التشوه في الكود. ملاحظة: يستخدم OpenMV ملف image.lens_corr(1.8) لتصحيح العدسة ذات البعد البؤري 2.8 مم. ومن الممكن أيضًا استخدام عدسة خالية من التشويه مباشرةً. العدسات الخالية من التشويه تحتوي على أجزاء عدسات تصحيحية إضافية، وبالتالي فإن السعر سيكون أعلى بكثير بطبيعة الحال.

فيما يلي مقارنة بين العدسات ذات الأطوال البؤرية المختلفة عندما يكون OpenMV على بعد حوالي 20 سم من سطح المكتب.\

مرشحات العدسات

يوجد عادةً فلتر على العدسة.

ماذا يفعل هذا الفلتر؟

نحن نعلم أن الألوان المختلفة للضوء لها أطوال موجية مختلفة. في البيئة العادية، بالإضافة إلى الضوء المرئي، هناك أيضًا قدر كبير من الضوء تحت الأحمر. يُستخدم الضوء تحت الأحمر في الرؤية الليلية.

ومع ذلك، في تطبيقات الألوان العادية، ليست هناك حاجة للضوء تحت الأحمر لأن الضوء تحت الأحمر سوف يتسبب أيضًا في تفاعل العناصر الحساسة للضوء، مما يجعل الصورة بأكملها بيضاء. لذلك وضعنا مرشحًا على العدسة يمكنه فقط تمرير أطوال موجية ضمن 650 نانومتر لقطع الضوء تحت الأحمر.