Ve čtvrtém dílu se budeme zabývat analýzou obrazu, kde máme na mysli zjištění globálních vlastností obrazu, který poskytuje kamera a který je obvykle na vstupu řetězce kroků systému strojového vidění. Budeme se tedy zajímat o statistické metody hodnocení jasů množin pixelů a nikoliv o další porozumění obsahu obrazu ve smyslu hledání objektů a vztahů mezi nimi.
Statistické nástroje nám pomohou poznat vlastnosti obrazu a rozhodnout se pro použití dalších nástrojů jeho zpracování. Zkušený vývojář je schopen hodně poznat i pouhým pohledem, bez objektivního měření se ale obejít nelze. Mezi základní nástroje analýzy obrazu patří např. histogram, monitor šumu, jasový profil linky a filtrace barev.
Histogram
Histogram nám popisuje rozdělení jasových úrovní v digitálním obraze — je nejdůležitější globální informací o obraze. Histogram je vektorem (polem dat) s počtem složek rovným maximálnímu počtu jasových úrovní a hodnota každé složky nese informaci o počtu bodů daného jasu v obraze.
Histogram většinou zobrazujeme graficky jako sloupcový nebo čárový graf. Výška grafu je obvykle relativní , poměrová, přesný počet pixelů nebývá zajímavý. Podstatnou informací je právě rozdělení jasů.
Pro popis rozdělení jasů barevného obrazu potřebujeme tři vektory četností výskytu, zvlášt pro červeným zelený a modrý kanál. Grafické vyjádření histogramu je tak obvykle tvořeno třemi čarami.
Rozdělení jasů nám může identifikovat přeexpozici, podexpozici, saturaci barev nebo nedostatek dynamiky a kontrastu ve snímku. Pomocí histogramu můžeme zjistit řadu zajímavých informací o vybraných oblastech obrazu. Můžeme např. rozlišit tonalitu pozadí a objektů, vyhodnotit šum a máme také přesnou informaci o barevnosti.
Šum a střední jas
Někdy může být, než zpracovávání celého vektoru dat histogramu, zajímavým rychlé získání několika statistických hodnot, které charakterizují vlastnosti rozdělení jasů ve vybrané oblasti obrazu.
Takovými hodnotami mohou být např.:
- minimální, maximální a průměrný jas
- směrodatná odchylka jasu
- poměrná hodnota šumu v decibelech
Pro přesnost určení odstupu signálu od šumu je podstatná volba oblasti — regionu. Obraz v regionu musí být co nejblíže jedné jasové úrovni a nesmí bý saturován.
Jasový profil linky
Jasový profil linky zobrazuje intenzity jasu podél zvolené linky. Profil je důležitou informací pro nastavování prahových úrovní při potřebě odlišit objekty od jejich okolí. Rozhodovací práh můžeme umístit do bezpečné úrovně nad šum pozadí. I na jasovém profilu linky můžeme pozorovat šum v podobě úzkých špiček na lince. V okolí obrysů objektů pak můžeme na strmosti přechodu mezi objektem a pozadím kontrolovat zaostření obrazu.
Měření a filtrace barev
Barva může být významnou informací pro porozumění obrazu a často se používá pro hledání oblastí zájmu.
Pomocí filtru barev můžeme hodnotit barevnost jednotlivých oblastí obrazu. Filtr může propouštět ve zvolené toleranci jen pixely s předepsanou barvou. Můžeme tak nastavit řadu globálních parametrů snímání, jako je např. expoziční doba a vyvážení bílé, abychom při pozdějším zpracování hledané objekty bezpečně našli.
Literatura: Programový systém strojového vidění v prostředí Control Web, Moravské přístroje a.s., www.mii.cz
