Velocidad de obturación Es el tiempo durante el cual se deja pasar la luz al fotodetector. Se mide en segundos. Normalmente entre 1/8000 y 30 segundos. Lo habitual en fotografía es ~1/125 s. Junto con la apertura, determina la cantidad de luz que entra. Otro problema es el movimiento. Si el tiempo es muy grande, la imagen puede aparecer movida. Objetos que se mueven rápido en condiciones normales. Movimiento involuntario en escenas nocturnas u oscuras.
Sensibilidad de los fotodetectores En fotografía analógica, está relacionada con la composición y grosor de la película: estándares ISO. Clasificados según el nivel de sensibilidad. Desde 3200 ISO (muy sensible) hasta 50 ISO (poco sensible). Cuanto más sensible, más ruido (efecto de granularidad). En fotografía digital, la sensibilidad está relacionada con la ganancia (voltios por fotón). Se hace un equivalente ISO. ISO 80 ISO 1600 ISO 400 ISO 800
Óptica de enfoque Junto con el tamaño de apertura determina la profundidad de campo. Cuanto más amplia mejor. La p.c. es un rango definido por dos valores: la distancia más próxima enfocada y la más lejana. Suele estar entre unos pocos centímetros (modo macro) e infinito (paisajes, astronomía, etc.). Tipos de sistemas de enfoque: Enfoque fijo (sin lentes de enfoque): cámaras pinhole, video-vigilancia,…, no muy habitual. Enfoque manual: controlado por el usuario. Enfoque automático: requiere un motor y una lógica de control. Normalmente basado en el punto central.
Óptica de aumento (zoom) Los conceptos de aumento, zoom, campo visual y distancia focal están estrechamente relacionados entre sí. Campo visual: cantidad (angular) de una escena que aparece visible en la imagen. Se distingue entre gran angular (ángulo grande, >60º) y teleobjetivo (ángulo pequeño, <30º). Gran angular Teleobjetivo 70º 26º
Zoom (aumento): relación (cociente) entre el máximo y el mínimo ángulo de visión. Ejemplo. Máximo 70º, mínimo 26º.Zoom = 70/26 = 2,7x Tipos: zoom analógico y digital. El zoom analógico se consigue modificando (desplazando) el sistema de lentes, haciendo que disminuya el campo visual. Aumento de 2,7x
Ejemplo. Aumento de 25x
El zoom digital es un simple proceso, a posteriori, de interpolación. El zoom digital no mejora la información ni la calidad de las imágenes. Más bien al revés. Ejemplos. Con zoom óptico Con zoom digital http://www.solarviews.com/cap/face/face3.htm
El ángulo de visión y el zoom están estrechamente relacionados con la distancia focal. Distancia focal: distancia entre la apertura y el plano de imagen. Cuanto mayor distancia focal, menor ángulo de visión y más zoom, y viceversa. df df df ap ap ap a a a ¿Cuánto vale a en función de df y ap? Gran angular Teleobjetivo +
a = 2·arctan (ap/2df) En analógico, la distancia focal se mide en milímetros. El plano de imagen suele ser película de 35 mm (ap = 35 mm). Ángulos de visión según la distancia focal: Gran angular df < 35 mm ? a > 2 arctan(35/70) = 53,1º Teleobjetivo df > 70 mm ? a < 2 arctan(35/140) = 28,1º El equivalente del ojo humano es de unos 45º. En fotografía digital, se debería medir en píxeles… pero se mide también en mm. Por lo tanto, es necesario conocer el ancho del chip CCD.
El zoom sirve para acercar los objetos lejanos, pero… ¿Qué ocurre si hacemos un zoom al mismo tiempo que alejamos la cámara? ? El efecto zoom de Hitchcock.
Ojo: la distancia focal también influye en la cantidad de luz entrante y en la profundidad de campo. Cantidad de luz: a menor distancia focal, entra más luz. df df df Foco k Foco k Foco k Razón: la misma cantidad de luz se distribuye en un espacio mayor Profundidad de campo: mejor enfoque con un gran angular. df df df Punto k Punto k Punto k Razón: a igual distancia aumenta el tamaño del círculo de confusión
Matemáticamente, el proceso de formación de imágenes es modelado como una proyección perspectiva. Elementos del modelo de proyección perspectiva: Centro de proyección (equivale a la apertura del pinhole). Plano de proyección (plano de la imagen). Centro de Proyección Plano de Proyección Distancia focal X, Y Z Eje óptico Punto principal P P’ La imagen de un punto P viene dada por la intersección de la recta P-C.P. con el plano de proyección.
Si el centro de proyección es el punto (0, 0, 0) y la distancia focal es 1, y el punto principal (0, 0, 1), la proyección en la imagen de un punto P= (x, y, z) será: (u, v) = (x/z, y/z) Centro de Proyección Plano de Proyección Distancia focal X, Y Z P P’ Q Q’ R R’ ¡Por eso los objetos lejanos se ven más pequeños que los cercanos! S S’
Pero el modelo proyectivo no es completo. No explica algunos fenómenos como el desenfoque, la distorsión radial y las aberraciones cromáticas. Conclusiones: El proceso de formación está en la “parte analógica” del ámbito de procesamiento de imágenes. Para nosotros las imágenes serán simples matrices de números, pero… Es importante conocer los elementos, factores y parámetros que intervienen en los dispositivos de captura. Por suerte (o por desgracia), muchas cámaras no permiten ajustar los parámetros, lo hacen automáticamente.
Representación de imágenes digitales. Una imagen digital es una matriz, o array bi-dimensional, de números. Cada celda de la matriz es un píxel. Ejemplo. Imagen de 20×15. Un píxel
Una forma más común de visualizar una imagen… (Gp:) Un píxel
Un poco de nomenclatura Nº de columnas de la matriz: ancho de la imagen (width). Nº de filas de la matriz: alto de la imagen (height). Eje horizontal: eje x. Eje vertical: eje y. Normalmente el tamaño de la imagen se expresa como: ancho x alto
Ejemplo. Tamaños típicos:320×240, 640×480,800×600, 1024×768, … x Columna Fila y
Otra posible forma de visualizar la imagen… Una imagen se puede interpretar como una superficie bidimensional. Una imagen digital es un muestreo discreto de la señal continua.
Vecindad, proximidad: en una imagen, los píxeles próximos tienen una “relación más estrecha” entre sí que los lejanos. ? Diferencia respecto a una matriz en sentido genérico. Por ejemplo, se espera que los valores de dos píxeles próximos sean más o menos parecidos. Tiene sentido definir la vecindad de un píxel y la distancia entre dos píxeles. Vecindad a 4 Vecindad a 8 +
Supondremos un acceso indexado a los píxeles:si i es una imagen, i(x, y) será el valor del píxel en la columna x, fila y. Pero, ¿qué indica el valor de un píxel? Cada píxel representa el valor de una magnitud física. Cantidad de luz en un punto de una escena. Valor de color (cantidad de radiación en la frecuencia del rojo, verde y azul). Nivel de radiación infrarroja, rayos X, etc. En general, cualquier radiación electromagnética. Profundidad (distancia) de una escena en una dirección. Cantidad de presión ejercida en un punto. Nivel de absorción de determinada radiación. Etcétera, etcétera.
¿De qué tipo de datos es cada celda de la matriz? Imagen binaria:1 píxel = 1 bit 0 = negro; 1= blanco Imagen en escala de grises:1 píxel = 1 byte Permite 256 niveles de gris 0 = negro; 255 = blanco Imagen en color:1 píxel = 3 bytes Cada píxel consta de 3 valores:(Rojo, Verde, Azul) Un byte por color 16,7 millones de colores posibles
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