Conhecimentos básicos de processamento de imagem

O que é uma câmera?

Todos nós já vimos várias câmeras, como

O que é uma câmera? No fundo, é um dispositivo que converte sinais ópticos em sinais elétricos. Em visão computacional, o modelo de câmera mais simples é o modelo de imagem por buraco de agulha (pinhole):

O modelo pinhole é um modelo de câmera ideal que não considera a curvatura de campo, distorção e outros problemas presentes em câmeras reais. No entanto, no uso real, esses problemas podem ser resolvidos introduzindo parâmetros de distorção durante o processo de calibração, de modo que o modelo pinhole continua sendo o modelo de câmera mais amplamente utilizado.

A imagem passa pela lente e incide sobre um chip fotossensível. O chip fotossensível pode converter informações como o comprimento de onda e a intensidade da luz em um sinal digital que pode ser reconhecido pelo computador (circuito digital). O elemento fotossensível se parece com isto:

(O elemento quadrado no meio é o elemento fotossensível)

O que são pixels e resolução?

O elemento fotossensível é composto por muitos pontos fotossensíveis, como 640480 pontos; cada ponto é um pixel, e os pixels de cada ponto são coletados e organizados para formar uma imagem, então a resolução dessa imagem é 640480:

O que é taxa de quadros

A taxa de quadros (FPS) é o número de imagens processadas por segundo. Se ultrapassar 20 quadros, o olho humano dificilmente consegue perceber o travamento. Claro, se for usado em uma máquina, quanto maior a taxa de quadros, melhor. A comparação da taxa de quadros máxima da OpenMV:\ Nota: Nenhuma marcação significa que a imagem não é transmitida para a IDE, porque esse processo consome muito tempo.

O que é cor

Fisicamente, cor são ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos de onda.\ \

No entanto, de acordo com o efeito visual do olho humano, a cor da luz visível pode ser descrita pelos gamutes de cor RGB, CMYK, HSB e LAB.

Cores primárias RGB

O princípio das três cores primárias não se deve a razões físicas, mas a razões fisiológicas humanas. Existem vários fotorreceptores em forma de cone no olho humano que distinguem cores, sendo mais sensíveis à luz amarelo-esverdeada, verde e azul-violeta (ou violeta) (comprimentos de onda de 564, 534 e 420 nanômetros, respectivamente).

Por isso, o RGB é frequentemente usado em monitores para exibir imagens.

Brilho-contraste LAB

No espaço de cor Lab, L é o brilho; um número positivo de a representa vermelho, a extremidade negativa representa verde; um número positivo de b representa amarelo, a extremidade negativa representa azul. Ao contrário dos espaços de cor RGB e CMYK, a cor Lab é projetada para ser próxima da visão humana.

Portanto, o componente L pode ajustar o par de brilho e modificar os níveis de saída de cor dos componentes a e b para obter um balanço de cores preciso.

Nota: No algoritmo de busca de blocos de cor na OpenMV, esse modo LAB é usado!

Escolha da fonte de luz

Se a sua máquina for industrial, ou um dispositivo que roda 24 horas por dia, é vital manter uma fonte de luz estável, especialmente em algoritmos de cor. Assim que o brilho muda, o valor de toda a cor mudará bastante!

A ser adicionado

Distância focal da lente

Porque a imagem é refratada pela lente e incide sobre o elemento fotossensível. Então a lente determina o tamanho e a distância de toda a imagem. Um dos parâmetros mais importantes é a distância focal.

Distância focal da lente: refere-se à distância do ponto principal da lente até o foco após a óptica, sendo um importante indicador de desempenho da lente. O comprimento da distância focal da lente determina o tamanho da imagem, o tamanho do campo de visão, o tamanho da profundidade de campo e a perspectiva da imagem. Ao fotografar o mesmo objeto à mesma distância, a imagem formada por uma lente com distância focal longa é grande, e a imagem formada por uma lente com distância focal curta é pequena. Observe que quanto maior a distância focal, menor o ângulo de visão.\

Outro ponto é a distorção da lente. Devido ao princípio da óptica, diferentes posições no chip fotossensível têm diferentes distâncias em relação à lente. Em termos simples, quanto mais próxima a imagem, menor ela é. Portanto, um efeito olho de peixe (distorção em barril) aparecerá nas bordas. Para resolver esse problema, você pode usar um algoritmo para corrigir a distorção no código. Nota: A OpenMV usa image.lens_corr(1.8) para corrigir a lente com distância focal de 2.8mm. Você também pode usar diretamente uma lente sem distorção. A lente sem distorção tem uma parte adicional de correção, então o preço naturalmente será muito mais alto.

Abaixo está uma comparação de lentes com diferentes distâncias focais quando a OpenMV está a cerca de 20cm de distância da mesa\

Filtro da lente

Geralmente há um filtro na lente.

O que esse filtro faz?

Sabemos que diferentes cores de luz têm diferentes comprimentos de onda. Em um ambiente normal, além da luz visível, também há muita luz infravermelha. Em visão noturna, a luz infravermelha é usada.

No entanto, em aplicações normais de cor, a luz infravermelha não é necessária, porque ela também reage com o elemento fotossensível, deixando toda a imagem branca. Por isso, colocamos um filtro na lente que só deixa passar comprimentos de onda até 650nm, para cortar a luz infravermelha.