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Tecnologia dei sistemi di visione

Nozioni di base sull'elaborazione delle immagini

Pixel

Il segnale video trasmesso da una telecamera comprende informazioni di luminosità/oscurità che cambiano con il tempo. Tuttavia, con questo segnale non è possibile determinare il tempo (posizione sullo schermo). Quando una linea di scansione viene suddivisa in base all’impulso di clock con una frequenza specificata, come mostrato nella colonna precedente, è possibile determinare la posizione orizzontale sullo schermo. Poiché la posizione verticale viene originariamente determinata dal numero della linea di scansione, lo schermo viene suddiviso come una griglia. Ciascun elemento della griglia viene chiamato pixel. Un’immagine target viene riconosciuta come una combinazione di pixel bianchi e neri. Tutti i processi vengono eseguiti in base ai pixel.

Conversione digitale binaria

Un segnale video trasmesso da una telecamera è un segnale analogico. Per utilizzare il segnale video per varie differenziazioni e misure, il segnale analogico deve essere convertito in un segnale digitale. Per convertire il segnale da analogico a digitale, occorre impostare un livello di soglia per il segnale video. Le aree più luminose rispetto al livello di soglia vengono definite “bianche”, mentre le aree più scure rispetto al livello binario vengono definite “nere”. I segnali digitali corrispondenti a un pixel bianco vengono definiti “1” (= HI), e quelli corrispondenti a un pixel nero vengono definiti “0” (= LO).

Elaborazione della scala dei grigi

Oltre al metodo di conversione binaria, il metodo di elaborazione dei grigi viene utilizzato anche nelle apparecchiature di elaborazione dell’immagine. La serie CV utilizza il metodo di elaborazione dei grigi, basato sui dati di graduazione della luminosità dell’immagine acquisita dalla telecamera. Il metodo di conversione binaria riconosce solo i dati di bianco o nero (1 o 0). Il metodo di elaborazione dei grigi divide la graduazione della luminosità in 8 bit (256 livelli) e serve per ottenere un risultato di differenziazione basato su tutti i dati. Pertanto, questo metodo consente un rilevamento migliore e più preciso.

Elaborazione cromatica (conversione binaria del colore mediante estrazione del colore)

Il segnale video a colori della telecamera è convertito in dati digitali RGB mediante la conversione A/D dell’immagine. Questi dati vengono utilizzati per l’operazione di calcolo della differenza, in modo da ottenere dati di R- (meno) G, B-G e R-B dai dati RGB ricevuti. I parametri delle informazioni di questi sei colori sono utilizzati per controllare il grado di corrispondenza con il colore specificato. Ciò si ottiene impostando il campo sullo schermo e poi estraendo il colore che corrisponde a quello precedentemente specificato. Poi, ciascun pixel viene convertito in modo binario in un pixel estratto o in uno non estratto. Questo operazione di calcolo della differenza garantisce un’estrazione stabile anche per i colori scuri e con un’alta velocità di elaborazione.

Elaborazione della scala dei toni di colore

I dati delle informazioni di colore sono divisi in 256 livelli.

In base al colore rilevato, i colori sono divisi in 256 livelli. Il colore rilevato viene identificato come livello 255, mentre gli altri colori, che presentano una crescente differenza di tonalità rispetto al colore di riferimento, sono identificati come più vicini al livello 0. Diversamente dalla conversione binaria dei colori, l’elaborazione della scala dei toni di colore utilizza 256 livelli di tonalità, pertanto questa elaborazione assicura un rilevamento stabile anche quando il colore di un target varia a causa di differenze individuali. Così come nella conversione binaria del colore, i sei parametri sono utilizzati per le operazioni interne.

Principi di base dell’elaborazione filtro

Il termine “elaborazione filtro” si riferisce alle modifiche applicate a un’immagine acquisita “grezza”, al fine di ottimizzarne determinate caratteristiche. Solitamente, il filtro modifica le proprietà di un singolo pixel sulla base delle informazioni raccolte dai pixel circostanti (utilizzando l’area 3 x 3 attorno al pixel modificato). L’elaborazione filtro viene applicata a tre immagini (da 0 a 255 toni), ciascuna in direzione verticale e orizzontale. Per sottoporre a elaborazione filtro 512 x 480 pixel occorrono 240.000 elaborazioni filtro.

Esempi di elaborazione filtro
Immagine grezza		Elaborata con un filtro Espandi		Elaborata con un filtro Riduci