wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) obrazy...
TRANSCRIPT
![Page 2: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/2.jpg)
Obrazy HDR
2
Składanie HDRa z sekwencji zdjęć LDR (1)
Seria&zdjęć&sceny&wykonanych&z&różnymi&ustawieniami&ekspozycji&
![Page 3: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/3.jpg)
Obrazy HDR
3
Składanie HDRa z sekwencji zdjęć LDR (2)
! Unikanie'ustawień'kamery'zmieniających'sposób'rejestracji'sceny'w'kolejnych'ujęciach:'! zmiana'ekspozycji'poprzez'ustawianie'różnych'czasów'ekspozycji,'! wyłączone'automatyczne'obliczanie'punktu'bieli,''! stała'przesłona,'! stała'czułość'matrycy.'
! Minimalizacja'zniekształcenia'wywoływane'przez'kamerę:'! środkowa'wartość'przesłony,''! dobrej'jakości'obiektyw,'! osłona'na'obiektyw'redukująca'flary.'
! Statyw'redukujący'przesunięcia'pomiędzy'ujęciami.'
![Page 4: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/4.jpg)
Obrazy HDR
4
Irradiancja <-> Radiancja Liniowa zależność irradiancji obrazu od radiancji sceny.
kąt ochylenia od osi symetrii obiektywu irradiancja
obrazu
radiancja sceny średnica obiektywu
ogniskowa obiektywu
Radiancja - fizyczna wartość energii emitowanej ze sceny Irradiancja - energia światła integrowana przez sensor CCD/CMOS
h d
matryca
scena
przesłona
X = L π4(dh)2 cos4φ
![Page 5: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/5.jpg)
Obrazy HDR
5
Janość piksela (ang. Brightness) Jaskrawość - irradiancja rejestrowana w czasie
brightness
wartości ekspozycji
zależy od czasu naświetlania i średnicy obiektywu
Y = f (X ⋅ t)
Y = f (L ⋅ cos4φ
h2⋅πd 2
4t)
~wartość piksela
funkcja odpowiedzi
![Page 6: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/6.jpg)
Obrazy HDR
6
Ekspozycja
Wartość ekspozycji dla czasu naświetlania t [s]
evi = log2N 2
ti
Y = L ⋅ cos4φ
h2⋅πd 2
4t = L ⋅ cos
4φ4
πd 2
h2t = L ⋅ cos
4φ4
πtN 2
N =hd[ f / #]
przesłona [f-number]
![Page 7: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/7.jpg)
Obrazy HDR
7
Obliczanie irradiancji za pomocą aparatu fotograficznego
Czas 1 [s] Czas 5 [s]
€
irradiancja =wartosc _ pikselaczas_ekspozycji
⋅ const
const - stała umożliwiająca uzyskanie bezwzględnej wartości radiancji (luminancji). Definiowana w standardzie APEX.
X = g(Y )t
⋅const
EV = log2(N 2
t) ⋅const
g() - odwrotność funkcji odpowiedzi
![Page 8: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/8.jpg)
Obrazy HDR
8
Obraz HDR poprzez złożenie ekspozycji LDR
W jaki sposób sumować wartości pikseli, aby odtworzyć radiancję sceny?
x j =g(yi, j ) ⋅evi ⋅wi, j
i∑
wi, ji∑
funkcja odwrotna do charakterystyki aparatu ekspozycja i-tej klatki
waga eliminująca szum
irradiancja j-tego piksela
wartość j-tego piksela z i-tej klatki
![Page 9: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/9.jpg)
Obrazy HDR
9
Funkcja wagowa Przypisywanie wag (<0,1>) określających “wiarygodność” pikseli w obrazach LDR. Małe wartości wag oznaczają piksele zaszumione lub przesaturowane.
![Page 10: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/10.jpg)
Obrazy HDR
10
Funkcja wagowa: krzywa Gaussa
![Page 11: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/11.jpg)
Obrazy HDR
11
Funkcja odpowiedzi Zależność wartości pikseli od irradiancji sceny.
wartość piksela
wartość irradiancji (skala logarytmiczna)
![Page 12: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/12.jpg)
Obrazy HDR
12
Pomiar funkcji odpowiedzi
GretagMacbeth ColorChecker
Pomiar jasności pól na wzorcu color checker’a. Wykonanie zdjęcia i odczytanie wartości piseli dla tych pól.
![Page 13: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/13.jpg)
Obrazy HDR
13
Wyznaczanie funkcji odpowiedzi
Czas 1 [s] Czas 5 [s]
Zmiana czasu ekspozycji powinna powodować proporcjonalną zmianę wartości pikseli
• Wymagane co najmniej dwa zdjęcia tej samej sceny wykonane przy różnych ekspozycjach. • Badana zmiana koloru pikseli dla całego zakresu nasycenia (osobno dla składowych R,G i B).
![Page 14: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/14.jpg)
Obrazy HDR
14
Wyznaczanie funkcji odpowiedzi Zmiana wartości pikseli powinna powodować proporcjonalną zmianę wartości irradiancji
Minimalizacja funkcji ze względu na dwie zmienne
O(y,x) = wi, ji, j∑ (yi, j − ti ⋅ x j )
2
![Page 15: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/15.jpg)
Obrazy HDR
15
Metoda iteracyjna Minimalizacja funkcji dwóch zmiennych.
1. Liniowa charakterystyka odpowiedzi
2. Normalizacja taka, aby
3. Obliczenie wartości dla danego
€
x j
gk=1/ card(Ek ) ⋅ ti ⋅ x j
(i, j )∈Ek
∑
Ek = {(i, j) : yi, j = k}k ∈< 0,255>
4. Obliczenie nowych wartości gk
(wartość w połowie przedziału wynosiła 1)
Ek
Card(Ek ) - liczba elementów zbioru Ek
- zbiór pikseli obrazów wejściowych (LDR), których wartość wynosi k
5. Sprawdzenie kryterium zbieżności (gkn − gk
n−1)2k∑Card(Ek )
< ε(rozwiązania może nie być!) k=k+1
x j =g(yi, j ) ⋅ ti ⋅wi, j
i∑
wi, ji∑
g128 =1.0
gk =< 0..255>
![Page 16: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/16.jpg)
Obrazy HDR
16
Funkcji odpowiedzi - funkcja wielomianowa
Funkcja wielomianowa
![Page 17: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/17.jpg)
Obrazy HDR
17
Problemy: przesunięcia Usuwanie przesunięć między obrazami
![Page 18: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/18.jpg)
Obrazy HDR
18
Problemy: aberracje Usuwanie flar wywołanych przez soczewki
Obraz wyraźniejszy
![Page 19: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/19.jpg)
Obrazy HDR
19
Problemy: duchy Usuwanie “duchów”
![Page 20: wyklad hdr akwizycjarmantiuk.zut.edu.pl/data/wyklad_hdr_akwizycja.pdf(skala logarytmiczna) Obrazy HDR 12 Pomiar funkcji odpowiedzi GretagMacbeth ColorChecker Pomiar jasności pól](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022041616/5e3bfb722267456f4d36805c/html5/thumbnails/20.jpg)
Obrazy HDR
20
! M. Robertson, S. Borman, and R. Stevenson. Dynamic range improvement through multi- ple exposures. In Proceedings of the 1999 International Conference on Image Processing (ICIP-99), pages 159-163, Los Alamitos, CA, October 24-28 1999.
! M. Robertson, S. Borman, and R. Stevenson. Estimation-theoretic approach to dynamic range enhancement using multiple exposures. Journal of Electronic Imaging, 12:219-228, April 2003.
! T. Mitsunaga and S. K. Nayar. Radiometric self calibration. In proc. of Computer Vision and Pattern Recognition, Fort Collins, CO, USA, pages 374-380, 1999
Literatura