Detekce světla
Aplikovaná optika 2 - přednáška
- křivka zčernání, expozice
- světlocitlivá emulze, CCD
- komprese signálu zrakovou dráhou
Detektory světla
Fotocitlivá emulze
- fotocitlivá vrstva halogenidů sříbra (např. AgBr)
- reakcí na osvětlení je redukce stříbra do formy kationtů
(latentní, neviditelný obraz)
- funkcí vývojky (např thiosíran sodný, Na2S2O3.5H2O)
se množství redukovaného stříbra znásobí miliardkrát
ustalovač redukuje zbylé AgBr na vodorozpustnou sůl,
která je následně vymita vodou
- křivka zčernání a vliv délky vyvíjení obrazu
Oko
reakční doba 0,1s
elektrochemické změny
lze použít i v rtg oblasti
nesenzibilované vrstvy (necitlivé na zelenou),
ortochromatické, panchromatické
barevný film: tři vhodné vrstvy pod sebou
Uvažujme detektor o citlivosti s[ASA]. Expoziční potřebu , [EV] , pro danou scénu při použití tohoto
detektoru zavádíme prostřednictvím vztahu
zjevně, posun o 1 EV představuje prodloužení/zkrácení expoziční doby t faktorem 2, při zachování clony c
použitého objektivu.
V praxi je výhodné opírat se o expoziční potřebu vztaženou k pevně zvolené citlivosti detektoru,
zpravidla 100 ASA. Převodní vztah má tvar
Kombinací obou vztahů dostáváme předpověď potřebné délky expozice
Praktické rozsahy běžných scén se pohybují v rozsahu od
EV100=16 (sněhové plochy za slunečného dne) do
EV100=-9 (Mléčná dráha).
Kromě expoziční potřeby má každá scéna ještě expoziční
rozsah, vyjadřující kolísání světelného obsahu v rámci scény.
dynamický rozsah záznamového media
expoziční rozsah
expoziční pružnost detektoru pro danou scénu
Detektory světla
rozložení intenzit je nesprávné:
chybí tmavé tóny;
obraz se jeví zastřený
oprava je možná jen částečně;
způsobuje nepřirozené
rozložení barev
rozložení intenzit je esprávné:
chybí světlé tóny;
obraz se jeví zastřený
oprava je možná jen částečně;
způsobuje nepřirozené
rozložení barev
HDRI kombinace snímků
snímek exponovaný „na stíny“ snímek exponovaný „na světla“
Fotonásobič
- přeměňuje fotony na elektrony, po mnohonásobném znásobení jejich počtu
je změřený proud úměrný dopadající světelné intenzitě
- využívá fotoelektrický jev
Ek
= h.f - A
- v RTG oblasti je fotonásobiči často předřazen scintilátor, který slouží k produkci
nízkoenergetických fotonů.
wikipedia.org
Detektory světla
CCD (Charge Coupled Device)
pracuje na principu fotoefektu, předchůdcem je fotonka
má schopnost zachytit elektrony uvolněné z materiálu působením světla, pokud
výstupní práce A materiálu je konstatnou každého materiálu, bývají to desetiny až jednotky eV
technicky se jedná o polovodičovou součástku typu MOS:
polovodič překrytý oxidovou vrstvou a kovem, vybavený množstvím elektrod
reálné pixelové rozlišení je sníženo maskováním kvůli barevné informaci
vhodným klíčováním napětí v elektrodách jsou elektrony drženy v oblasti
kde vznikly a následně postupně transportovány na výstupní elektrodu
Zraková dráha jako neuronová síť – transformace a komprese obrazu
sítnice vzniká odštěpením z mozkového základu  je schopna samostatně (před)zpracovávat nervové signály
4 neurony mezi sítnicí a týlním lalokem
- tři z nich v rámci oka (tyčinky a čípky, bipolární buňky, gangliové buňky )
- čtvrtý v postranním kolínkovém tělísku mezimozku (křížení optických drah, odbočky ze zrakové dráhy)
+ asociační buňky (horizontální buňky a amakrinní buňky)
optický nerv obsahuje asi 1 milion nervových vláken (axonů)
čípky
- cca 6-7 milionů, 150 000/mm2
v makule, 6 000/mm2
3 mm od fovey
- jodopsiny, třetí pigment vznikl u primátů před cca 40 mil. lety
tyčinky
- cca 120 milionů, prstencové nahromadění kolem makuly, cca 160 000/mm2
,
v periferních oblastech 30 000/mm2
- rodopsin
individuální spojení: 1 čípek  1 bipolární buňka (fovea)
difůzní spojení: několik smyslových buněk  1 bipolární buňka
několik bipolárních buněk  1 gangliová buňka
Zraková dráha jako neuronová síť – transformace a komprese obrazu
Princip činnosti neuronů
- přenos vzruchu mezi neurony pomocí iontových kanálů
- princip vážených vstupů dendritické sítě
- nelineární odezva aktivací axonu
- myelinové pochvy pro urychlení šíření vzruchu axonem
- zřetězení neuronů umožňuje prakticky libovolnou
transformaci vstupních dat
- je možné konstruovat síť, která prakticky bezeztrátově
přenáší informaci přes vrstvu, která má velmi malý
počet neuronů  komprese
- mozek, zdá se, navíc komprimovaně data
přenáší ve formě kanálů (hrany v obrazu, pohybující
se objekty,…)
Basheer&Hajmeer,sciencedirect.com
heatonresearch.com
z Daszykowski et al, sciencedirect.com