Базовые знания в области обработки изображений

Что такое камера?

Все мы видели различные камеры, такие как

Так что же такое камера? В конечном счете, это устройство, преобразующее оптические сигналы в электрические. В компьютерном зрении простейшей моделью камеры является модель точечного изображения:

Модель-обскура — идеальная модель камеры, которая не учитывает кривизну поля, искажения и другие проблемы, существующие в реальных камерах. Однако в реальных условиях эти проблемы можно решить путем введения параметров искажения в процесс калибровки, поэтому модель с малым отверстием по-прежнему остается наиболее широко используемой моделью камеры.

Изображение проходит через объектив и попадает на светочувствительный чип. Светочувствительный чип может преобразовывать такую информацию, как длина волны и интенсивность света, в цифровой сигнал, который может распознаваться компьютером (цифровая схема). Фоточувствительный элемент выглядит следующим образом:

(Квадратный элемент посередине — светочувствительный элемент)

Что такое пиксели и разрешение?

Светочувствительный элемент состоит из множества светочувствительных точек. Например, имеется 640*480 точек. Каждая точка представляет собой пиксель. Пиксели каждой точки собираются и сортируются для формирования изображения. Тогда разрешение этого изображения составляет 640. *480：

что такое частота кадров

Частота кадров (FPS) — это количество изображений, обрабатываемых в секунду. Если она превышает 20 кадров, человеческий глаз практически не сможет обнаружить задержки. Конечно, при использовании на машине, чем выше частота кадров, тем лучше. Сравнение максимальной частоты кадров OpenMV:\ Примечание. Если аннотации нет, изображение не будет перенесено в IDE, поскольку этот процесс очень трудоемкий.

что такое цвет

Физически цвета представляют собой электромагнитные волны разной длины.\ \

Однако в соответствии с визуальными эффектами человеческого глаза цвет видимого света можно описать с помощью цветовых гамм RGB, CMYK, HSB и LAB.

RGB три основных цвета

Принцип трех основных цветов обусловлен не физическими причинами, а физиологическими причинами человека. В человеческом глазу есть несколько фоторецепторных клеток конусовидной формы, способных различать цвета, и они наиболее чувствительны к желто-зеленому, зеленому и сине-фиолетовому (или фиолетовому) свету (длины волн составляют 564, 534 и 420 нанометров соответственно).

Поэтому RGB часто используется на мониторах для отображения изображений.

LAB яркость-контраст

В цветовом пространстве Lab яркость L; положительное число a представляет красный цвет, а отрицательное значение b представляет желтый цвет, а отрицательное число представляет синий цвет. В отличие от цветовых пространств RGB и CMYK, цвета Lab приближены к человеческому зрению.

Таким образом, компонент L может регулировать пару яркости, изменяя выходные уровни компонентов a и b для достижения точного цветового баланса.

Примечание: в алгоритме OpenMV для поиска цветовых пятен используется этот режим LAB!

Выбор источника света

Если ваша машина находится в промышленности или оборудование работает 24 часа в сутки, поддержание стабильного источника света жизненно важно, особенно в алгоритмах цветопередачи. При изменении яркости значение всего цвета сильно изменится!

Будет добавлено

фокусное расстояние объектива

Потому что изображение освещается на светочувствительном элементе за счет оптического преломления линзы. Затем объектив определяет размер и расстояние всей картинки. Одним из важнейших параметров является фокусное расстояние.

Фокусное расстояние объектива: относится к расстоянию от главной точки объектива до фокусной точки и является важным показателем производительности объектива. Длина фокусного расстояния объектива определяет размер получаемого изображения, размер поля зрения, размер глубины резкости и перспективу снимка. При съемке одного и того же объекта на одном и том же расстоянии изображение, формируемое объективом с большим фокусным расстоянием, велико, а изображение, формируемое объективом с коротким фокусным расстоянием, мало. Обратите внимание: чем больше фокусное расстояние, тем меньше угол обзора.\

Еще одним моментом является искажение линзы. Из-за оптических принципов разные положения светочувствительного чипа находятся на разных расстояниях от линзы. Проще говоря, ближнее расстояние больше, а расстояние меньше, поэтому возникает эффект «рыбий глаз» (бочкообразное искажение). появиться на краю. Чтобы решить эту проблему, вы можете использовать алгоритмы в коде для коррекции искажений. Примечание. OpenMV использует image.lens_corr(1.8) для коррекции объектива с фокусным расстоянием 2,8 мм. Вы также можете напрямую использовать линзы без искажений. В линзы без искажений добавляются дополнительные корректирующие детали, поэтому цена, естественно, будет намного выше.

Ниже приведена сравнительная таблица объективов с разным фокусным расстоянием, когда OpenMV находится на расстоянии около 20 см от рабочего стола.\

фильтр объектива

На объективе обычно имеется фильтр.

Что делает этот фильтр?

Мы знаем, что разные цвета света имеют разные длины волн. В обычной среде помимо видимого света присутствует также много инфракрасного света. В ночном видении используется инфракрасный свет.

Однако в обычных цветных приложениях инфракрасный свет не требуется, поскольку инфракрасный свет также реагирует на светочувствительный элемент, делая весь экран белым. Поэтому мы надеваем на линзу фильтр, который пропускает только длину волны в пределах 650 нм и отсекает инфракрасный свет.