Blok č. 2
1) 3D záznam živého člověka optickými skenery, analýzy modelů metodou
porovnávání polygonálních sítí (FIDENTIS)
2) Fotografie a videozáznam
3) Seminář k bloku 2
Fotografie a videozáznam
Mgr.Dominik Černý
Osnova
Úvod
Faktory ovlivňující kvalitu fotografií a videozáznamu
Typy souborů
Obecné principy pro pořizování obrazového záznamu
Analýza obrazu – měření vzdáleností a digitalizace bodů
Gait analysis
Cíle:
• Dokumentace situace, stavu, postupu (nálezová
situace v terénu, postup práce)
• Podklad pro další zpracování a vyhodnocování
(fotografie lebky pro superpozici, dynamický
záznam chůze)
+ rychlé a dostupné, archivace informací
- dojde k ztrátě informace o jednom rozměru (z 3D
objektu vytvořím 2D záznam),zkreslení (barva,
distorze obrazu)
4
Úvod
Faktoryovlivňující kvalitu fotografiía videozáznamu
• Hloubka ostrosti
• ISO
• Čas expozice
• Ohnisková vzdálenost objektivu
• Rozlišení
• Distorze
• Počet snímků za sekundu (videozáznam)
• Světelné podmínky při záznamu
Hloubka ostrosti – scéna je ostrá v rozpětí okolo roviny
zaostření
čím vyšší clonové číslo, tím větší zaclonění, tím ostřejší
závisí i na světle, ohniskové vzdálenosti objektivu (čím delší, tím
je hloubka ostrosti užší), vzdálenosti snímaného objektu (čím
blíže, tím horší hloubka ostrosti)
pozor-> zvýšení clonového čísla vyžaduje i zvětšení času
expozice, čili focení déle trvá a pozor na třes
6
7
Clona - reguluje množství
světla, které dopadá na
snímač / čip / film nezacloněnýobjektiv
=
nejmenšíhloubka
ostrosti
Clonové číslo –f/1,0; f/1,4;
f/2; f/2,8; f/4,0; f/5,6; f/8;
f/11; f/16; f/22; f/32 atď.
ISO: citlivost snímacího média; čím vyšší citlivost, tím méně světla
stačí na správnou expozici (od 25 do 3200, příliš vysoké ISO =
nárůst šumu)
Obecně platí -> pro technicky kvalitnější záznam obrazu (neboli
malý šum) je vhodné používat nižší (většinou základní) nastavení
citlivosti snímače ISO
8
Čas expozice: doba, po kterou dopadá světlo na
snímač/čip/film (30s - 1/1000s) - dlouhá expozice vede k
rozmazání pohyblivých objektů, případně nežádoucí
rozmazání fotky způsobené třesem (takže stativ a dálkové
ovládání, když je pohyb nežádoucí)
9
Ohnisková vzdálenost
• Ohnisková vzdálenost je vzdálenost čočky
objektivu od jejího ohniska. Je to pomyslná
vzdálenost za objektivem, ve které objektiv
vykreslí ostrý obraz.
• Ohnisková vzdálenost se udává v
milimetrech
10
11
Rozlišení
▪ QQVGA(120p, 160x120p, 4:3) starší zařízení
▪ QnHD (180p, 320x180, 16:9) webkamery
▪ QCIF (144p, 176x144, 11:9) webkamery
▪ YouTube (144p, 256x144, 16:9) standard prowebový prohlížeč
▪ WVGA (480p, 854x450, 16:9 nebo 800x480, 5:3) starší kamery, některétypy
monitorů
▪ HDTV (takéPAL, SECAM, NTSC a SDTV, 720p, 1280x720, 19:9) běžné kamery
▪ Full HD (1080p, 1920 x 1080, 19:9)
▪ 2K (2048×1080, 3:2 nebo16:10)
▪ 4K (3840 × 2160, 16:9)
– Počet pixelů, který je v obrázku
– Uvádí se jako počet sloupců x počet řádků
• Pixel = px = obrazový element, bod obrazu.
• Nejmenší jednotka obrazu
• je dán jasem a barvou
– RGB
– CMYK
– stupněm šedi
• DPI = Dots Per Inch = Počet bodů na 1 palec. Jednotka hustoty a
rozlišovací schopnosti záznamu
• PPI = Pixels Per Inch = Počet pixelů na 1 palec (čím víc, tým ostejší
obraz)
12
Distorze obrazu
Distorze zhoršují polohovou přesnost určení snímkových bodů, tím
dochází ke zkreslování obrazu. Vznikají díky ohybu paprsků přes
optický systém kamery.
13
V případě videozáznamu lze distorzi minimalizovat použitím programů
(např. Kinovea),pomocí zobrazení mřížky pro korekturu distorze.
Kvalita záznamu(pouze videozáznam)
▪ Snímky za sekundu (FPS)
▪ Pod 30 nízká kvalita (starší záznamy, rozvojové země, snaha
ušetřit na zařízení)
▪ 30 – 40 standardní pro CCTV
▪ Nad 40 vysoká kvalita (kvalitní záznamová technika)
▪ Nad 60 např. živé televizní přenosy
▪ Velmi důležité z hlediska analýzy záznamu
14
• RAW - surové, nezpracované data přímo ze
snímače fotoaparátu
• JPEG (a ostatní) je naproti tomu už výsledek
zpracování podle vybraných parametr do výsledné
fotografie
• Při fotografovaní do JPEGu necháváte toto
zpracování na fotoaparátu, který se řídí svojí
automatikou nastavenými parametry (kontrast,
saturace, vyvážení bílé atd.)
• Při focení do RAW potom můžete snímek
exportovat do PC a dále na něm provádět úpravy 15
Typy souborů (fotografie)
• TIF/TIFF – původně na ukládání skenů, vysoká
kvalita, bezztrátová komprese – zabere méně místa
jak RAW, méně kompatibilní
• PNG – webová/počítačová grafika, kvalita lepší než
JPG
• JPG/JPEG – 8 bitový (28 barev v každém ze tří RGB
kanálů), nejmenší kvalita ale největší kompatibilita
16
Typy souborů (fotografie)
Formát vs kontejner
Kontejner pro digitální video definuje způsob, jakým jsou všechna
potřebná data (obraz, zvuk, titulky, ...) svázána dohromady.
AVI - Audio Video Interleave, nejpoužívanější, video a audio data jsou v
jednom souboru. Výhodou je obrovská kompatibilita.
MPEG - Moving Picture Experts Group. Soubory mají obvykle příponu
MPG nebo VOB.
MOV, RealMedia, WindowsMedia, OGG
17
Typy souborů (videozáznam)
Formát- způsob komprimace a komprimační algoritmus ( DivX, XviD)
MPEG-1 - podporuje maximální rozlišení 352×288 při 30 snímcích/s.
MPEG-4
VC-1, WMV
MJPEG, DV – samostatný záznam snímek po snímku
HuffYUV, CorePNG, FFV1 – bezztrátová komprimace
18
Typy souborů (videozáznam)
• Opakovatelnost
• Reprodukovatelnost
• Minimalizace vlivu vnitřníchi vnějšíchfaktorů
19
Obecné principy pro pořizování obrazového záznamu
Vybavení
• Světelný stan, stativ, dálkový
ovladač, vhodné měřítko, vhodné
pozadí
• skleněná deska s podsvícením –
např. Reliéf objektu
• černé plátno
20
Obecné principy pro pořizování obrazového záznamu
21
Měřítko -> ideálně v jedné rovině s foceným objektem
Zřetelné a jasné
Obecné principy pro pořizování obrazového záznamu
Světlo
22
• Lze upravit nasvícením
objektu, či minimalizovat
efekt pomocí stanu
Obecné principy pro pořizování obrazového záznamu
Měření na 2D záznamu - fotografii
23
• Uchování objektu na další měření / ověření měření
• Usnadnění definic některých bodů
• Měření malých rozměrů (středoušní kůstky, detaily kůže, vlasů, částí
kostí, drobné kosti rukou a nohou)
• Mikrofotografie - měření v mikroskopickém rozlišení
• Vnitřní rozměry (RTG)
• Analýza tvaru (geometrická morfometrie - Landmarks methods)
• Boundary (outline) methods, Surface methods
• Nákladnější zařízení (fotoaparát, skener, software, složitější postupy
při měření, přísnější podmínky pro standardizaci záznamu (světlo,
poloha, kalibrace, úprava obrazu), redukce jednoho rozměru
24
Monofotogrammetrie
• Měření rozměrů, probíhajících s rovnoměrnou plochou
snímku
• Vhodnější pro záznam a měření plochých objektů
(histologie, sken dlaně, chodidla)
25
Monofotogrammetrie
Snímky z 2D skeneru – hodnocení tvaru
lidské ruky, chodidla, záznam obrazu
kosti pánve (HIP), tvar záprstních
kostí,...
Skener je pevná, rovná podložka, nutná
minimální fixace, rychlost,
nastavitelnost rozlišení a barevnosti,
skenovaní v poměru 1:1
Vhodný pouze na ploché objekty, pokud
skenujete 3D objekt je nutné
standardizovat polohu na skeneru
26
HIP – morfometrický odhad pohlaví na základě kosti pánevní a klíční
kosti (standardizované 2D snímky kostí ze stolního skeneru,
zařazení případu do skupiny podle pohlaví pomocí tradiční a
geometrické morfometrie)
Volně dostupný na stránkách
http://www.sci.muni.cz/lamorfa/veda-a-vyzkum#projekty
27
DERMATOGLYPHIX
Volně dostupný na stránkách
http://www.sci.muni.cz/lamorfa/veda-a-vyzkum#projekty
Program Dermatoglyphix byl vyvinut k vylepšení počítačem
podporované manuální / poloautomatické dermatoglyfické analýzy
lidských otisků prstů a otisků dlaní v rámci tradičních
dermatoglyfických postupů. Dermatoglyfické procedury začleněné
do programu zahrnují jak kvalitativní (hodnocení typů vzorů), tak
kvantitativní (počítání ridge, zakončení hlavních linek atd.).
28
Focení na makroobjektiv
Makroobjektiv – důležitá fixace předmětu na
podložku (kouskem plastelíny, stojánek z
dentálního vosku na zub)
29
Mikrofotografie
• Focení objektů s pomocí rozšířeného příslušenství
mikroskopu
• Dokumentace i analýzy
30
Mikrofotografie
• Část skloviny pravého horního špičáku,
světelný mikroskop+ barevná digitální
kamera,zvětšení 200x, měřítko 200μm
31
• Morfometrické a morfoskopické hodnocení
struktur tvrdých zubních tkání a kostí
Obrazové a audiovizuálnízáznamy
• Záznamy z bezpečnostníchkamer (CCTV)
• Webkamery
• Dashcam
• Záznamy z mobilních telefonů
• Domácí videa
• Online Streamy
• Záznamy pořízené pro účely znaleckéhozkoumání
(při průběhu vyšetřovacích pokusů)
32
Gait analysis
33
DashcamCCTV
Gait analysis
34
Mobilní telefonyWebkamery
Gait analysis
35
Záznamypořízené pro potřeby znaleckého
zkoumání, či experimentů
Kamery k dispozici
36
• CCTVsystém
• Camera MHD-CR20A-500k
• Objektiv/pozorovací úhel 3.6mm (standard) 2.0 MP čočka/62.2 stupňů)
• 25 fps
• 1080p a 720p
• GoPro Hero 7 black
Měření těla a tělesných segmentů
V praxi nejčastěji:
• Měření výšky těla člověka ze záznamu
- výšku lze odhadnoutna základě známých
velikostí objektů na záznamu
• Měření délky jednotlivýchtělesných segmentů
• Úhly mezi jednotlivýmisegmenty a jejich změny
37
• Tento typ analýzje velmi náchylnýke zkreslení distorzí!
Gait analysis
Trackováníbodů na těle
• V programechumožňujících trackování(např. Kinovea,YoutubeEditor, ARTHuman,
Brekel Kinect Pro)
• Digitalizacevýznačnýchbodůna tělejedincevevideozáznamu (např. acromiale,
klouby) nebopomocí softwarujakoskeleton tracking
• Jejichautomatické, poloautomatickéneboruční (na každý obrázekzáznamu
manuální digitalizacebodů)trackování
• Při pohybusledujemekřivky pohybubodůa tytokřivky pakmohousloužitk
identifikaci (porovnávámekřivky zezáznamu, podezřelých, figurantů,…)
38
Nejčastěji používané
bodynapovrchu těla
Analýza křivky pohybu Skeleton tracking
Gait analysis
Analýza siluety těla
39
Gait analysis