Cours #3 Formation des images

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1 Cours #3 Formation des images
Plan Découverte Radiométrie (suite et fin) Résumé des termes en radiométrie Équation de formation de l’image

2 Découverte Cocquez & Philipp Analyse d’images: filtrage et segmentation Masson, 1995 Un des 2 classiques en vision en France Écrit par un collectif de chercheurs sous l’égide d’un GRS Bolon (Annecy): télécours à l’INSA de Lyon

3 Forum

4 La définition du rayon de lumière L est valide pour l’émission, la propagation et l’absorption d’un rayon lumineux A  S  A d S   en candelas/m2str ou lumens/m2 On veut connaître la quantité de lumière disponible à la surface dA 1er écran: réduire le flux à un élément différentiel d dans un angle solide d. 2e écran: réduire A à un élément de surface dA. dAp est l’aire projetée et est égale à: dA cos. dA d2 S   d

5 Éclairement E L’éclairement E, appelé aussi éclairement lumineux ou énergétique, se mesure en réception et s’exprime en lux ou lumens/m2 1 lumen = 1 candela/str 1 candela = 20,3 milliwatts de lumière visible  d dA

6 Surface lambertienne Surface spéculaire
Surface parfaitement diffusante qui émet ou réfléchit un flux lumineux  tel que: L = cte  direction Ls Surface spéculaire Speculus: miroir en latin Surface de type miroir n’ayant qu’une seule direction pour laquelle L  0

7 Exemples de surfaces lambertienne et spéculaire

8 1.3.2 Équation de formation des images
L’image d’un objet 3D dépend de: sa forme ses propriétés de surface sa position p/r à la caméra son attitude dans l’espace la distribution des sources

9 Trois photos de Mars prises par le satellite Viking Lander I.
Les 3 photos ont été prises en 1977, à 3 éclairages différents.

10 L’apparence d’un objet dépend grandement de son attitude dans l’espace par rapport à l’observateur.

11 Formation des images C’est l’étude du lien entre la luminance L d’un point de la scène et l’éclairement E de son image sur le capteur.

12 Pourquoi insère-t-on une lentille dans une camera obscura pour créer un appareil photo?
On voudrait maximiser l’intensité lumineuse tout en évitant que l’image devienne floue.

13 La lentille focalise en un point tous les rayons provenant d’une même direction. On peut donc utiliser une ouverture plus large et augmenter l’intensité de l’image.

14 Géométrie de la formation d’image
Y n O  L Z  I X f Z

15 Géométrie de la formation d’image
 R1 L  d

16 Puissance émise par la source vers la lentille:
Angle solide de la lentille: Surface de la lentille: Distance source- lentille:

17 Angle solide soustendu par O:
Angle solide soustendu par  I: Distance plan- lentille: Comme  1 =   2, on a La puissance   est dirigée vers la surface  I

18 Équation de formation des images
Observations: E  L E ne dépend pas de z (eg nuage, édifice, soleil, etc.)

19 E dépend fortement de l’angle  entre l’axe de la lentille et la source.
Centre de la lentille L’utilisation est limitée au centre de la lentille (emploi d’un iris mécanique): cos41 pour  «1 Un mur de plâtre (surface lambertienne: L=cte) n’apparaît pas uniformément brillant

20 f-number = f/d = f / ouverture de la lentille
Si l’on double le f-number d’une caméra, on diminue l’éclairement d’un facteur 4 Lorsque l’on prend une photo on ajuste la distance focale, f, afin que l’image soit au foyer, ie les rayons convergent sur le film (ou le CCD) dans le plan image. L’image, initialement floue, devient de mieux en mieux définie. Il faut ensuite ajuster l’ouverture de la lentille de façon à ajuster l’éclairement sur le photodétecteur. Le f-number détermine le temps de pose requis. Le champ de la caméra (field of view) est défini comme la moitié de l’angle sous-tendu par la lentille à partir de la distance focale f.

21 1.3.3 Réflectance des surfaces
BRDF: réflectivité totale bidirectionnelle La luminance d’une scène dépend: quantité de lumière qui tombe sur la scène fraction de cette lumière réfléchie vers l’observateur dA di de Li dLe e i n i e

22 Génération d’images d’éclairement (voir notes de cours)

23

24

25 Espace de gradients

26 Calcul du gradient local à la surface d’un objet 3D

27 L’équation de formation des images devient:

28 Exemple de carte de réflectance Eimage =R(p,q)
Niveaux de gris Contours