Fotografie v antropologii BÍ3307 Záznam a analýza digitálních dat v antropologii Podzim 2018 Cieľ: • Dokumentácia situácie, stavu, postupu (nálezová situácia v teréne, postup práce) • Podklad pre ďalšie spracovanie a vyhodnotenie, resp. záznam pre hodnotenie znakov • Morfoskopických - živého človeka/kosť • Morfometrických (monofotogrammetria -> na fotke merané rozmery alebo digitalizácie bodov či kriviek a štúdium tvaru) • Záznam celého tela/detaily (makroobjektív, mikrofotografia) + rýchle, dostupné, (relatívne) lacné, možno zaznamenať veľké množstvo snímok, zachovanie informácií (napr. odkrývanie hrobu pri terénnom výskume) - Dôjde k strate informácie o jednom rozmere (z3D objektu vytvorím 2D záznam), skreslenie (farba, distorzia obrazu) • Dokumentácia situácie, stavu, postupu (nálezová situácia v teréne) Obr. 13 Celkový pohled na vypreparovanou kostru v hrobové jámě s měřítkem, směrovou šipkou a popisnými (číselnými a slovními) údaji na informační tabulce. •Dokumentácia situácie, stavu, postupu (postup práce) Podklad pre ďalšie spracovanie a vyhodnotenie, resp. záznam pre hodnotenie znakov: • Morfoskopických: kvalitatívne, rozvoj znaku, farba, prítomnosť/neprítomnosť znaku • Morfoskopické znaky: • Morfognostické (nemetrické, dané stupňom rozvoja, farbou, bežne sa vyskytujúce anatomické štruktúry - príklad) • Variety/epigenetické znaky (anomálie, anatomické abnormality) • Patologické znaky (skelet alebo živý človek) Pri hodnotenísa rozhodujem či tam znak je/nie je, zařadím do škály, prípadne stopy hlodavcov na kostiach etc.) Fotografia slúži ako dokumentácia (do publikácie, do katalógu) + možnosť fotku zväčšiť, priblížiť, porovnať s množstvom ďalších • Lebka -> frankfurtská horizontála -> štandardizovaná rovina (cez oba body porion, a zároveň oba body orbitale) • v praxi postupujeme tak, že dojednej roviny postavíme horný okraj meatus acusticus externus a dolný okraj očnice) • kraniofor, zrekonštruovať, upevniť mandibulu (plastelína, gumička), zubné oblúky v oklúzii Norma lateralis - osa objektívu prechádza približne bodom porion a musí byť kolmá na mediosagitálnu rovinu Norma frontalis/occipitalis - osa objektívu fotoaparátu prechádza priesečníkom frankfurtskej horizontály a střední (mediosagitalni) roviny lebky Norma verticalis - ma osa objektivu (Martin, Salier 1956; Prokopec 1967) prechádzať bodom vertex (najvyšší bod lebky v strednej rovine pri štandarnizovanej polohe Norma basilaris/inferior-poloha objektívu zodpovedá priesečníku mediosagitálnej roviny a roviny kolmej na frankfurtskú horizontálu (prechádza oboma bodmi porion) • Norma verticalis a basilaris - náročné polohovanie, ideálne kubuskraniofor pri norma verticalis a) i b) c) d) a) b) c) d) e) 1 pohľad zo smeru snímania 2 pohľad človeka, ktorý snímanie pozoruje A, B - norma lateralis C - norma frontalis D - norma occipitalis 1. Tvar pors frontolis (inclinatio frontolis) 2. Nasofrontálny přechod 3. profil ossonosolio 4. tva r aperturo piriformis 5. rozvoj spino nosolis onterior 10 cm 6. tvar vchodu do očnice {oditus orbitoe) 7. sklon pozdĺžnej osy vchodu do očnice 8. postavenie očnice v normo loterolis 9 9. tvar pors porietolis • Pozor na použitý fotoaparát • Ohnisková vzdialenosť objektívu by mala byť 90 - 250 mm -> ideálne teleobjektív, • Nevhodný objektív = deformácia snímku A-ohnisková vzdialenosť objektívu 20mm, vzdialenosť 30 cm B- 40m m a 50cm C-200mm a 200cm Nesprávna poloha lebky pri snímaní - mimo optickú osu sústavy = deformácia na fotografii (17mm a 105cm) 11 Vybavenie • Svetelný stan, statív, diaľkové ovládanie, vhodné meradlo, vhodné pozadie • sklenená doska s podsvietením -napr. kostný reliéf • čierne plátno Hlin —^__ Meradlo -> ideálne do jednej roviny s foteným objektom 13 Nastavenie fotoaparátu a technické parametre snímku Ostrosť snímku a hĺbka ostrosti - ostriť na správne miesto (viď lebka) -> manuálne, pozor na čas expozície (tras) Clonové číslo ISO Čas expozície Rozlíšenie Farebnosť Rozsah farieb HÍbka ostrosti - scéna je ostrá v určitom rozpätí okolo roviny zaostrenia upraviť clonové číslo -> čím vyššie clonové číslo, tým väčšie zaclonenie, tým ostrejšie ale závisí aj od svetla, ohniskovej vzdialenosti objektívu (čím dlhšia, tým je hĺbka ostrosti užšia), vzdialenosti snímaného objektu (čím bližšie, tým horšia hĺbka ostrosti) pozor-> zvýšenie clonového čísla vyžaduje aj zväčšenie času expozície, čiže fotenie dlhšie trvá a pozor na tras Clona - reguluje množstvo svetla, ktoré dopadá na snímač/čip/film -celkom nezaclonený objektív = najmenšia hĺbka 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. ŕ" - "i . f«t< 1 ■ i ■£_ —iííÄ ■1 . '. 1 < -— K" " íl -_ • ^^^^^ ■5,6 n i Obr. 43 Vliv zaclonění na celkovou ostrost obrazu v místě zaostření obrazu. 17 ISO: citlivosť snímacieho média; čím vyššia citlivosť, tým menej svetla stačí na správnu expozíciu (od 25 do 3200, príliš vysoké ISO = nárast šumu) Všeobecne platí - > technicky kvalitnejší záznam obrazu (čiže malý šum a kvalitné podanie veľkého množstva farieb) je vhodné Doužívať nižšie (väčšinou základné) nastavenie citlivosti snímača SO Obr. 46 Obrázek noční oblohy pořízený při ohniskové vzdálenosti 21 mm a expozičním čase 397 s (cca 6,5 minuty). Již při relativné nízké citlivosti ISO 400 má ve svém obraze šum patrný především na zvétšení v naznačeném výřezu. Čas expozície: doba, počas ktorej dopadá svetlo na snímač/čip/film (30s - l/1000sekundy) - dlhá expozícia vedie k rozmazaniu pohyblivých objektov, prípadne nežiadúce rozmazanie fotky spôsobené trasom (takže statív a diaľkové ovládanie, keď je pohyb nežiadúci) 19 Podklad pre ďalšie spracovanie a vyhodnotenie, resp. záznam pre hodnotenie znakov • Morfometrických: monofotogrammetria • meranie na „originále" je rýchle, lacné, dostupné mnohé metódy a postupy takže možnosť rýchleho porovnania výsledkov s publikáciami • Komplikované definície rozmerov, nutnosť zaznamenať hneď všetky merateľné rozmery (nie vždy sa dá k meraniu vrátiť a opakovať), meranie na makroskopickej úrovni (cca do veľkosti zubu), obmedzená možnosť štúdia tvaru (len indexy, uhly), tvar nieje oddelený od veľkosti 20 eu - eu Index cephalicus (IC) IC =--------------x l g-op IC = 75 IC = 75 Meranie na 2D zázname - fotografii • Uchovanie objektu na ďalšie meranie/overenie merania • Uľahčenie definícií niektorých bodov • Meranie malých rozmerov (stredoušné kostičky, detaily kože, vlasov, častí kostí, drobné kosti rúk a nôh) • M i kro fotografia - meranie v mikroskopickom rozlíšení • Vnútorné rozmery (RTG) • Analýza tvaru (geometrická morfometrie - Landmarks methods, Boundary (outline) methods, Surface methods) • Nákladnejšie zariadenia (fotoaparát, skener, software, zložitejšie postupy pri meraní, prísnejšie podmienky na štandardizáciu záznamu (svetlo, poloha, kalibrácia, úprava obrazu), redukcia jedného rozmeru Matematizace -digitalizace -redukce-abstrakce tvaru Monofotogrammetria • Meranie na 2D zázname - fotografii • Meriame rozmery, prebiehajúce s rovnomernou plochou snímku • Vhodnejšie pre záznam a meranie plochých objektov (histológia, sken dlane, chodidla) Monofotogrammetria Snímky z plochého skeneru - hodnotenie tvaru ľudskej ruky, chodidla, záznam obrazu kosti panvovej (HIP) a kľúčnej, tvar záprstných kostí Skener je pevná, rovná podložka, takže fixácia nieje nutná, rýchlosť, nastavitelnosť rozlíšenia a farebnosti, skenovanie v pomere 1:1 - meradlo teda nieje potrebné (rozmer sa spočíta zo zvoleného rozlíšenia snímkov -počtu pixelov na palec) Vhodnejšie na ploché objekty, pokiaľ 3D objekt, nutné štandardizovať polohu na skenery 25 HIP - morfometrický odhad pohlavia na základe kosti panvovej a kľúčnej (štandardizované 2D zábery kostí zo stolného skenera zaradenie prípadu do skupiny podľa pohlavia pomocou tradičnej a geometrickej morfometrie) Voľne dostupný na stránkach http://www.sci.muni.ez/lamorfa/veda-a-vyzkum#projekty 26 DERMATOGLYPHIX Voľne dostupný na stránkach http://www.sci.muni.ez/lamorfa/veda-a-vyzkum#projekty 27 Fotenie na makroobjektív Makroobjektív - dôležitá fixáxia predmetu na podložku (kúsok plastelíny, stojanček z dentálneho 28 Mikrofotografia • Fotenie pomocou rozšíreného príslušenstva mikroskopu • Môže byť aj iba na dokumentačné účely, prípadne ilustračné (schéma) Mikrofotografia Morfometrické a morfoskopické hodnotenie štruktúr tvrdých zubných tkanív a kostí Časť skloviny pravého horného špičáku, svetelný mikroskop + farebná digitálna kamera, zväčšenie 200x, meradlo 200|im 30 Mikrofotografia • Biologický pôvod (človek/iný cicavec) • Dožitý vek (výbrus rebra, výbrus zubu) • Hodnotenie stresu • Veľmi tenké výbrusy (80 - 200 |iim) • Redukcia tretieho rozmeru už pri vytvorení výbrusu -nutné dodržanie správnej roviny rezu Mikrofotografia 32 LAMORŕ* M o n ofotog ra m m et r i a • Prísnejšie podmienky na Štandardizáciu • Vždy rovnaká poloha objektu voči fotoaparátu • Rovnaká poloha objektu na snímke (kam ostríme, aký veľký je objekt na snímke) • Obmedziť optické vady objektívu (súdkovitá, poduškovitá, knírkovitá) • Rovnaké svetelné podmienky (pozor na vinětaci - obraz v strede je svetlejší ako na okraji, vadí pri rozlišovania porovnávaní útvarov na rôznych miestach snímky) • Rovnaké meradlo (farebnosť, rozmer) • Grafický editor nie je všemohúci, základom ďalšej práce je kvalitný surový snímok 33 34 Typ súboru • RAW - surové, nespracované informácie priamo zo snímača fotoaparátu • JPEG je naproti tomu už výsledok toho, kedy sa tieto surové informácie spracujú podľa vybraných parametrov do výslednej fotografie • Pri fotografovaní do JPEGu nechávate toto spracovávanie na fotoaparáte, ktorý sa riadi svoju automatikou a vami nastavenými parametrami (kontrast, saturácia, vyváženie bielej atď.) • Pri fotení do RAW potom snímku vyvolávate sami v počítači a samozrejme aj tu môžete pri prevode využiť automatického nastavenia spomínaných parametrov. • možnosť následných úprav, v raw je uchovaný väčší dynamický rozsah a často je možné zachrániť aj zle exponovanú fotografiu, vysoká kvalita • Veľký objem dát, fotografie zaberajú na disku veľa miesta, náročnejšie na archiváciu a zálohovanie (nutnosť väčších diskov), fotky sa nedajú len tak prezerať - treba špeciálny software Typ súboru • TIF/TIFF - pôvodne na ukladanie skenov, vysoká kvalita, bezstratová kompresia - zaberie menej miesta ako RAW, môžu nastať problémy s kompatibilitou • PNG - webová/počítačová grafika, kvalita lepšia ako JPG • JPG/JPEG - 8 bitový (28 farieb v každom z troch RGB kanálov), najmenšia kvalita ale kompatibilný so všetkým, zaberie málo priestoru 36 • Pixel = px = obrazový element, bod obrazu. Na monitore je to najmenšia jednotka obrazu, ktorý je schopné zobrazovacie zariadenie adresovať • 1 pixel = 0,01 palca = 0,026 cm = 0,265 mm • DPI = Dots Per Inch = Počet bodov na 1 palec. Jednotka hustoty, rozlišovacej schopnosti zariadenia (dôležité hlavne pre tlač) • PPI = Pixels Per Inch = Počet pixelov na 1 palec (čím viac, tým ostrejší obraz) - niektoré skenery udávajú rozlíšenie v PPI a nie v DPI 37 Zhrnutie Všetky objekty, ktoré chceme porovnávať/merať zaznamenávame rovnako = štandardizácia záznamu • rovnakým vybavením • ideálne rovnaké svetlo (stan-> vytvára mäkké svetlo, minimalizuje odlesky ale pozor, napríklad zubná sklovina sa leskne aj tak, hlavne na recentných zuboch) • rovnaká vzdialenosť od objektívu, rovnaké meradlo (pozor, poloha meradla v jednej rovine s foteným objektom aby došlo k čo možno najmenšiemu skresleniu rozmeru) 38 PRAKTICKÁ ČASŤ 39 1 Vytvoriť fotomontáž v Adobe Photoshop CS 4 • 7 snímok • Časť skloviny zubu (FDI12 - pravý horný druhý rezák) 10 mm sklovinocementová hranice cement i sklovina \ í_l 40 2 • Landmarky (tpsDIG) • Dlane - 2D:4D pomer (pohlavný dimorfizmus, sociosexualita, športovci/nešportovci) • Dlane sú všetky skenované v rovnakom zväčšení a rozlíšení - nieje potrebné kalibrovať každú snímku, všetky sú vo formáte TIF, 8 skenov ľavých dlaní • Zistiť hodnotu rozmeru medzi landmarkom 1 a 3,2 a 4 • Zistiť hodnotu 2D:4D pomerov u skenovaných dlaní 41 1. Otvoriť program tpsUTIL tpsUtil 1.69 x64 _ n File Operations Options Help Operation ^JMI.I.IJ.J.I.U Input file or directory Input Data file = ? Output file Output Output file = ? Actions Compute jfL Close 2. Na roletke vybrať BUILD TPS FILES FROM IMAGES 42 LAM INPUT - vybrať jeden obrázok zo súboru -> OUTPUT a zvolím názov súboru (meno ako chcem aby sa volal - dlane.tps a uložím to celé do súboru, kde mám fotky čiže do zložky DLANE). SETUP - nieje odjaknuté INCLUDE PAT H a zakliknúť CREATE V zložke DLANE sa objaví poznámkový blok (dlane.tps), ktorý je zatiaľ bez dát ale je naviazaný na obrázky Build tpsfile 0 29709003L3.tif 0 35509669L3.tif 0 37098023L1.tif 0 399442838L3.tif 0 40884606L3.tif 0 44162760L2.tif 0 88895í """ 0 89402I —I Súbor Úpravy Formát Zobraziť Pornocnilí LM=0 IMAGE=29709003L3.tif LM=0 IMAGE=35509669 L3.tif LM=0 IMAGE=3709S023Ll.tif LM=0 IMAGE=39944233SL3.tif LM=0 IMAGE=40S34606L3.tif LM=0 IMAGE=44162760L2.tif LM=0 IMAGE=88S95835L3.tif LM=0 IMAGE=8940206SL3.tif 4. Randomizácia dát 5. Otvoriť tpsUTIL - Randomly order specimens -ako INPUT zvolíme práve vytvorený súbor dlane.tps - ako OUTPUT zvolíme názov súboru + ran(randomly) čiže dlane_ran.tps a klikneme na CREATE 6. V zložke DLANE sa objaví súbor dlane_ran.tps, ktorý je tiež prázdny avšak poradie fotiek je náhodne prehodené 8 tpsUtil 1.69 x64 : scramble file _ n File Operations Options Help Operation Actions Randomly order specimens Create Input file Input _fl_ Close C:\Users\HejziADesktop\Zaada\cviko_kompleflDlane\dlar Output file Output C:\Users\HejziADesktop\Zaada\cviko_kompleflDlane\dlar 44 • poradie obrázkov sa zmení na náhodné, takže sa eliminujú nežiadúce efekty spojené s poradím merania • ak je napr. prvá polovica súboru M a druhá F, môžete vytvoriť pohlavný dimorfizmus len tým, že budete napríklad časť M merať systematicky presnejšie než časť F • kedže sme poradie snímkov „znáhodnili" tak sa to nestane, chybu síce urobiť môžeme ale nebude systematicky len na M a nevytvoríme si pohlavný dimorfizmus, ktorý tam byť nemusí • Ideálne sa odporúča niekoľko prvých meraní znova zopakovať na záver (keď budete mať po celom súbore polohu landmarkov viac „v oku") a ďalej počítať s týmito hodnotami 1 Domov Zdieľať Zobraziť Spravovať ' i ► Zaada ► cvikojcomplet ► Dlane v C Prehľadávať: Dlane p Obľúbené položky Naposledy použité H Pracovná plocha f Prevzaté súbory Tento počítač Dokument/ . Hudba i Obrázky H Pracovná plocha f. Prevzaté súbory ■ Videá Í Acer (C:) "■x? homes (\\ha-bay.ics.muni.cz) (Z:) 399442833L3 4416276012 8S895335L3 89402068L3 46 Definície bodov, ktoré budeme značiť: Body 1 a 2 označené v distálnej časti na prieniku pomyselnej čiary osi prstu Body 3 a 4 označené v strednej časti proximálnej flexnej ryhy prstu 47 Digitalizácia bodov 1. Otvoriť tpsDIG 2. File-> Input -> file -> dlane_ran.tps ->objavísa obrázok 3. Samotná digitalizácia 1. na hornej lište vybrať DIGITIZE LANDMARKS 2. umiestniť bod do príslušnej polohy a klik pravým tlačidlom myšky 3. zaznamenané X a Y súradnice bodu tpsDkjž ver. 2.31: dlan eran.tps File Modes Ec lit Options Help o= -> M LUJ L # i* 48 4. Pozor na každej snímke je nutné dodržiavanie presného poradia klikania bodov 5. Keď sa stane chyba - biela šípka (edit landmarks a presunúť alebo vymazať DELETE) 49 Digitalizovat všetky zadané body najednej dlani, keď hotovo, kliknúť na ČERVENÚ ŠÍPKU v hornej časti lišty na ďalšiu fotku > -i> M fit + _ |0,769 | JTL Definície bodov, ktoré budeme značiť: Body 1 a 2 označené v distálnej časti na prieniku pomyselnej čiary osi prstu Body 3 a 4 označené v strednej časti proximálnej flexnej ryhy prstu 51 Body sú digitalizované -> File -> Save Data -> dlane_ran-tps (náhodné poradie a prepísať, aby nám vznikol súbor, plný súradníc) -> Owerwrite (dlane_ran.tps) Otvoriť tpsUTIL-> Restore originál order -> input dlane_ran.tps -> output dlane_re.tps (vráti sa pôvodné poradie snímok) Výsledok -> poznámkový blok so súradnicami Do Rka (vytvárania MASHu - výhoda -txt snadno načtou další softvéry pro analýzu dat 52 Chceme rozmery medzi landmarkmi (zaujíma ma 2D:4D pomer) ale zatiaľ mám len body (každý ma definované X a Y súradnice) ■> PAST (staršia verzia, napríklad 2.17, v najnovšej to ešte nefunguje) -> file -> open -> dlane_re.tps dlane_ran.tps File Edit Transform Plot Statistics Multivar Model Diversity Time Geomet Strat Cladistics &| ig| e^J^PjJ^I |7 Edit made \~ Edit labels T Square mode X1 Y1 X2 Y2 X3 Y3 X4 1 0 Í4S.00000 12S2.00000 72S.00000 12&6.00000 511.00000 SE-3,00000 72S.00000 S41.00000 7 577,00000 1150.00000 764,00000 1165,00000 5SS.00000 6S.0.00000 7&6.00000 663,00000 E67.00000 12SE.00000 740,00000 1333,00000 526.00000 S50,00000 74&.00000 SE0.00000 4 534,00000 1067,00000 713,00000 1105,00000 534.00000 60&.00000 756,00000 603,00000 3 530,00000 1136,00000 706,00000 1146,00000 545.00000 6&3.00000 754,00000 6S7.00000 1 60&.00000 1107,00000 7S7.00000 1113,00000 571,00000 625,00000 S10,00000 611,00000 6 574,00000 1011,00000 771,00000 1002,00000 561,00000 572,00000 77&.00000 556,00000 2 515,00000 1085,00000 695,00000 1075,00000 1 4&S.00000 1 613,00000 1 723,00000 1 590,00000 1 Euklidovská vzdialenosť Euklidovská vzdialenosť dvoch bodov je rovná dĺžke úsečky, ktorá tieto body spája c = V(X2- XI)2 + (Y2-Y1)2 Keďže nás zaujíma 2D:4D pomer, chceme vedieť vzdialenosti medzi bodmi 1 a 3; 2 a 4 geom -> dištance from landmarks File Edit Transform Plot Statistics Multivar Model Diversity Time Geomet Strat Cladistics Script a| ill PI;I R Edit mode |"~ Edit labels |"~ Square mode x1 x3 |y1 |y3 x2 |x4 |y2 y4 11 I j Ik _|l 11.1 In c 0 545,00000 511.00000 1252.00000 553,00000 72s.00000 725.00000 1296,00000 541,00000 1309,77 579,13 7 577.00000 553,00000 1150,00000 680,00000 764,00000 796,00000 1165,00000 663,00000 530,34 5?7.ccccc 526,00000 1255,00000 £50,00000 740,00000 749,00000 1333,00000 350,00000 737,72 601,54 4 5?-.ccccc 534,00000 1067,00000 609,00000 713, OOOmTI 756,00000 1105,00000 603.00000 533,25 420,3 3 5?c.ccccc 545.00000 1136,00000 693,00000 706,OOOmTI754,00000 m146,00000 637,00000 623,31 445,07 1 =c=.ccccc 571,00000 1107,00000 625,00000 787,00000 [siO.OOOOO 111 3,00000 611,00000 5cc.s2 331,94 6 f7- ccccc 561,00000 1011,00000 572,00000 771,00000 779,00000 1002,00000 feč.ccccc 437,14 321,05 2 515,00000 498,00000 1055,00000 613,00000 695,00000 723,00000 1075,00000 5sc.ccccc 531,49 402,6 9 I 55 Vzdialenosť medzi landmarkmi na mm -> Výsledok je v px, chceme mm -> vydelené 150, pretože sken mal rozlíšenie 150 DPI vzdialenost v px * 25,4 vzdialenosť v mm —--- 150 56