LABORATORIO 1

Corso di Elaborazione Numerica Delle Immagini P. Zanuttigh Homework 1 (Consegna entro il 29/10) LABORATORIO 1 Matlab e Java Matlab: La cartella matlab contiene alcuni semplici esempi e tutorial in pdf. Si veda il file tutorial1.m per una lista dei più comuni comandi per le immagini Java: Si consiglia di usare la classe BufferedImage , un esempio è contenuto nel file LoadImageApp.java (nella cartella java). Si può consultare l’url: http://java.sun.com/docs/books/tutorial/2d/images/index.html per ulteriori informazioni. Strumenti Durante l’esperienza verranno acquisite delle immagini utilizzando i seguenti strumenti •
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Fotocamera reflex Nikon D70s con ottica 18‐70mm Fotocamere compatte consumer: • Canon A720is • Nikon Coolpix 2500 Videocamere: • Basler Scout A1000 30fc con ottica da 4,5’’ • Webcam Logitech Le caratteristiche principali sono riportate in tabella (alcuni valori sono stimati): Caratteristica Risoluzione X Risoluzione Y Dimensione CCD X Dimensione CCD Y Lungh focale min Lungh focale max Lungh focale min 35mm eq Lungh focale max 35mm eq pixel pixel mm mm mm mm mm mm D70 CP990 CP2500 3000
2048
1600
2000
1536
1200
24
7,176
5,27
16
5,319
3,96
18
7,5
5,4
70
23
16,3
27 37,62542 36,88805
105 115,3846 111,3472
Basler Webcam
1034 640 779 480 4,8 n.d. 3,6 n.d. 4,5 n.d. 4,5 n.d 33,75 n.d. 33,75 n.d. A720is 3264
2448
5,8
4,35
5,8
34,8
36
216
Esperimento 1: Verifica della risoluzione effettiva Per prima cosa verrà acquisito il pattern di riferimento (scacchiera con riquadri di dimensione compresa tra 1cm e 0,125 cm) con i vari dispositivi a disposizione. Si calcoli (utilizzando codice Matlab o Java) 1) La risoluzione teorica in mm (alla distanza di acquisizione) del dispositivo tenendo conto delle caratteristiche del dispositivo, della distanza focale e della distanza del pattern dal punto di acquisizione dell’immagine 2) La risoluzione teorica in mm sfruttando l’informazione sul segmento di 20cm nel pattern 3) Si sviluppi un semplice algoritmo per individuare i corner della scacchiera nelle foto (ad esempio utilizzando il gradiente) (facoltativo, si consiglia di svolgere questo punto per ultimo) 4) Si provi anche “ad occhio” ad individuarli nelle foto. 5) Sulla base dei risultati ottenuti ai punti 3 e 4 si stimi la risoluzione effettiva dei vari strumenti 6) E’ possibile effettuare ulteriori prove per verificare anche il comportamento al variare di parametri come la distanza focale 7) Si confrontino i risultati al punto 1) e 4) . Quali effetti contribuiscono a ridurre la risoluzione effettiva ? Esperimento 2: Distanza focale e misura distanze 1) Si calcoli il Field Of View della Nikon D70s in funzione della distanza focale 2) Si misurino le lunghezze delle varie sezioni del metro nelle foto acquisite da lontano e da vicino in pixel e si commenti 3) A partire dalle foto acquisite in laboratorio con vari strumenti, ricordandosi le equazioni della proiezione prospettica e misurando le distanze in pixel sull’immagine, si stimi • La distanza dalla macchina fotografica dal pattern di riferimento • L’altezza del pupazzo di “babbo natale” o dei “vasetti” (usando il segmento di 20 cm e le informazioni sulla posizione di camera e oggetti) Esperimento 3: Depth of Field, Apertura, Tempo di esposizione 1) Si esaminino le immagini nella cartella “domanda3” e si provi a collegare le immagini con i loro parametri di acquisizione nella tabella qui riportata. Le immagini sono state acquisite con la D70s e la Canon A720. 2) Si giustifichino le associazioni fatte sulla base della teoria vista a lezione, in particolare riguardante la profondità di campo, la proiezione prospettica e il tempo di esposizione. (Osservate bene la foto 7 vicino al bordo della finestra ). 3) Per chi viene al laboratorio si può recarsi alla cattedra e riprodurre le condizioni nelle immagini mostrate (o se si possiede una fotocamera digitale di buona qualità è possibile provare a casa propria). Comunque prima provare a risolvere il punto 2 senza acquisire nuove immagini. Immagine Immagine 1 Immagine 2 Immagine 3 Immagine 4 Immagine 5 Immagine 6 Immagine 7 Immagine 8 Apertura f/25 f/25 f/2,8 f/3,8 f/14 f/4,8 f / 4,5 f/3,5 Esposizione 1 / 2 s 1 / 3 s 1/60 s 1/80 s 1 / 10 s 1/60 s 1 /80 s 1/60 s Lunghezza focale 24 mm 70 mm 6mm 24 mm 70 mm 35 mm 70 mm 13 mm