ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗРЕНИЕ
ГЛАВНАЯ
СТАТЬИ
ПРОГРАММЫ
ЛИТЕРАТУРА
МЕРОПРИЯТИЯ

Программы для разработки в области технического зрения


значок программы экспорта яркостей точек изображения в таблицу

Экспорт яркостей точек изображения в таблицу Excel или в табличный файл .csv, версия 2.3.3
(ранее ПО называлось ColorTable)

Программа экспортирует значения яркостей точек из файла изображения (в формате .bmp или .tga) в таблицу редактора Microsoft Excel или табличный файл в формате .csv (точнее его варианта с разделителями в виде точек с запятой SCSV). Табличное представление значений яркости обычно используется для анализа изображения, удобства вычислений над данными или прочих преобразований. Вместо усреднённой яркости можно вывести яркости красной, зелёной или синей составляющей, выводить яркость как максимальное значение из трёх компонент или яркость как смесь заданных долей цветовых компонент. В последнем варианте по умолчанию доли цветовых компонент заданы как в телевизинной формуле определения яркости К·0,299 + З·0,587 + С·0,114. Пример:


в этом примере экспортируется красная компонента яркости в таблицу Excel

Количество цветов в старых версиях Excel ограничено, потому передача цветов пикселей 47 возможными цветами фона ячеек приблизительна.

Файлы в формате .csv можно загрузить в табличные редакторы, например, LibreOffice Calc / OpenOffice Calc, тот же MS Excel, Spread32 или системы компьютерной алгебры, а так же многие другие приложения, работающие с табличными данными. При обмене табличными данными формат .csv давно стал стандартом де-факто. Хотя цвет фона ячеек в этом формате не сохраняется.

Автор программы: Александр Васильевич Пасяда
Научный руководитель проекта: Алексеев Сергей Андреевич
Проект Национального Исследовательского Университета Информационных Технологий Механики и Оптики (НИУ ИТМО)
Распространение: бесплатно (freeware) с открытым исходным кодом.
Операционная система: Windows 95 или старше.
Для экспорта значений в табличный файл .CSV ничего не требуется, а для экспорта в таблицу Excel — понадобится Microsoft Excel.
Версия программы: 2.3.3 от 11.4.2019 г.
Язык: Русский
скачать установщик программы ColorTable [1,37 Мб в архиве .ZIP]. Контрольный хэш MD5 для архива установщика 361b59b0a4bbae3951fc4334b8cecd11
скачать программу ColorTable без установщика [205 Кб в архиве .ZIP]. В некоторых ОС Windows могут дополнительно потребоваться служебные библиотеки .DLL, тогда скачать пакет этих библиотек Service Pack 6 for Visual Basic 6.0: Run-Time Redistribution Pack можно на сайте MicroSoft или использовать установщик программы. Для архива colortable2_.zip без установщика контрольный хэш MD5 b7ec046076391202c0c6b23fbb651c3d

скачать исходный программный код программы на Visual Basic 6 со служебными изображениями — 133 кБ в архиве ColorTable-code-v_2_3_3.7z




PIRPhM viewer

Просмотрщик поляризационных изображений, полученных фотометрическим методом, версии 2.11.3
со встроенным нейросетевым модулем распознавания ориентации поверхности
PIRPhM viewer (Polarization Images Received by Photometric Method)

Просмотрщик поляризационных изображений предназначен для анализа параметров поляризации и исследования отражательной способности с поляризационными данными. Для вычисления используются исходные изображения, которые можно получить или бескомпенсаторным фотометрическим методом по 4 угловым положениям анализатора через каждые 45° или по 6 кадрам с использованием компенсатора:

или

Переход к пункту скачивания программы .

Основные возможности программы:

  • Отображает поляризационные изображения, которые представлены
    • азимутом эллипса поляризации (направлением или позиционным углом преимущественного направления колебаний вектора E ЭМ волны),
    • эллиптичностью эллипса поляризации,
    • углом отношения амплитуд колебаний arctg(AY/AX) по направлениям Y и X на изображении,
    • разностью фаз колебаний по EY и по EX,
    • эллипсометрическим углом ψ, тангенс которого даёт отношение ослаблений амплитуд p- и s-состояний поляризации при отражении tg(ψ) = |Rp|/|Rs|
    • эллипсометрическим углом Δ разности сдвигов фаз при отражении с p- и s-состояниями поляризации Δ = δp – δs
    • параметрами Стокса,
    • степенью линейной поляризации,
    • степенью поляризации,
    • степенью круговой поляризации,
    • интенсивностью излучения (яркостью изображения),
    • интенсивностью полностью поляризованного излучения,
    • интенсивностью неполяризованного излучения,
    • интенсивностью излучения, полностью поляризованного линейно,
    • интенсивностью излучения, неполяризованного линейно,
    • интенсивностью излучения, полностью циркулярно поляризованного,
    • плотностью потока момента импульса ЭМ волны, умноженной на частоту излучения,
    • степенью эллиптичности (см. о параметре в статье Розенберг Г.В., Вектор-параметр Стокса, "Успехи Физических наук", 1955, т. 56, стр. 86).
    Также отображаются дополнительные параметры: пропускание компенсатора, отличие интенсивности между замерами яркости при 0° с 90° и при 45° со 135°, ошибки и превышения диапазона яркости, отличия исходных интенсивностей от результатов гармонического анализа эллипса, различные перепады параметров и другое. Отображаются одновременно до 3 параметров (например, параметры Стокса S1, S2 и S3 или яркость, степень поляризации и азимут эллипса поляризации и др.). Примеры представлений:
    Интенсивность излучения в градациях яркости изображения (как обычный фотокадр).
    Азимут эллипса поляризации обозначен цветовым тоном,
    степень поляризации — насыщенностью и эллиптичность — яркостью.
    Эллиптичность (оранжевый >0, синий <0)
    Разность фаз между Ey и Ex обозначена цветовым тоном.
    Угол отношения амплитуд Ay и Ax
    Степень поляризации (фиолетовый в точках с ошибкой, где > 1)
    Степень линейной поляризации (фиолетовый в точках с ошибкой, где > 1)
    Степень круговой поляризации
    Параметр Стокса S1 (оранжевый >0, синий <0)
    Параметр Стокса S2 (оранжевый >0, синий <0)
    Параметр Стокса S3 (оранжевый >0, синий <0)
    Неравномерность пропускания излучения компенсатором (фиолетовый в точках с ошибкой, где аномальное усиление вместо поглощения; эта ошибка возникает в местах кадра со слабой засветкой)
    Перепад степени поляризации по методу Собела
    Отличие интенсивности S = I(0°)+I(90°) от S = I(45°)+I(135°). Оранжевый >0, синий <0, а в идеале чёрный при 0.
    Пример вычисления эллипсометрического угла ψ при угле поляризатора 45°, если бы это было не пропускание, а эксперимент отражательной эллипсометрии
    Пример вычисления эллипсометрического угла Δ при угле поляризатора 45°, если бы это было не на пропускание излучения, а эксперимент отражательной эллипсометрии
  • Загружаются исходные фотографии в формате .BMP, .TGA или изображений ПЗС матрицы ST-6 типа .F* (.F0, .F1 и т.п.). BMP и TGA файлы изображений могут быть как чёрно-белыми, так и цветными, но при загрузке в просмотрщик преобразуются в градации серого.
  • Отображение эллипса поляризации и параметров: угла эллиптичности и азимута Отображение состояния поляризации в пространстве сферы Пуанкаре Подробно показываются поляризационные параметры в выбранной точке вместе с построением графиков эллипса, состояния поляризации в пространстве сферы Пуанкаре, комплексной поляризационной переменной на декартовой комплексной плоскости и комплексной поляризационной переменной на круговой комплексной плоскости.
  • Значения поляризационных параметров изображения могут быть сохранены в двумерную таблицу в формате .CSV.
  • Реализован модуль обучения ячеистой нейроподобной сети для распознавания наклона и направления наклона непрозрачных объектов при заданном освещении и отражательных свойствах материала поверхности.
  • При желании пользователя при избыточно низких значениях яркости для определения параметров поляризации к исходным кадрам добавляется константа яркости, чтобы исправить яркостный диапазон.
  • Показывает области, в которых интенсивность света меньше нижнего или больше верхнего предела яркостого диапазона изображения. Аппроксимация значений эллиптичности и азимута в области превышения яркостного диапазона (будет переделана на двухмерный расчёт, т.к. одномерный не удовлетворителен).
  • Показывает из выделения состояния поляризации на сечениях сферы Пуанкаре.

Пример представления с параметрами эллипса и степенью поляризации
Просмотрщик поляризационных изображений, полученных фотометрическим методом

Просмотр параметров в каждой точке:

Нейросетевой модуль предназначен для исследования закономерностей отражательной способности с параметрами поляризации. Окно настроек ячеистой нейросети для обучения распознаванию ориентации поверхности:

Настройки распознавания ориентации на поляризационных изображениях

Автор: Александр Васильевич Пасяда
Научный руководитель проекта: Алексеев Сергей Андреевич
Проект Национального Исследовательского Университета Информационных Технологий Механики и Оптики (НИУ ИТМО)
Выражаем благодарность за помощь в разработке программы: Сениченковой Анне Сергеевне, Квицинскому Анатолию Геннадьевичу и Галкину Ивану Дмитриевичу.
Распространение: бесплатно (freeware)
Операционная система: Windows 98 или старше, ReactOS
Версия программы: 2.11.3 от 16.11.2020 г.
Язык: Русский
скачать просмотрщик поляризационных изображений PIRPhM viewer [установщик 2,5 Мб в архиве zip]. Контрольный хэш MD5 архива 5c6433b63be41df963a7231eeebb3e35 .


скачать примеры изображений для просмотрщика из экспериментов без компенсатора с 4 кадрами [1,1 Мб в архиве zip].

скачать примеры изображений для просмотрщика из экспериментов с использованием компенсатора — с 6 кадрами [342 Кб в архиве zip].



Старая — первая версия программы для обработки поляризационной картины изображения. Загружает 4 кадра в bmp формате, сделанные при горизонтальном положении линейного анализатора (0°), диагональном (45°), вертикальном (90°) и под 135°. Использует алгоритм определения границы на фотографии произвольного шара (крупного овала), но первую точку у границы задаёт пользователь. Шар используется в качестве эталонного объекта для обучения нейросети параметрам отражения на изображении.

Автор: Александр Васильевич Пасяда
Научный руководитель проекта: Алексеев Сергей Андреевич
Проект НИУ Информационных Технологий Механики и Оптики
Распространение: бесплатно (freeware)
Операционная система: Windows 98 или старше
В некоторых ОС Windows могут дополнительно потребоваться служебные библиотеки .DLL, для этого можно скачать на сайте MicroSoft пакет этих библиотек Service Pack 6 for Visual Basic 6.0: Run-Time Redistribution Pack (чаще всего нужна библиотека VB6 Runtime msvbvm60.dll, которая должна находится в папке system32 ОС Windows ).
Версия программы: 1 от 14.6.2009      Язык: Русский
скачать портативную версию программы без установщика [126 кб в архиве 7z].





Modeling BDRF on sphere

Карта отражательной способности на сфере

версии 1.2.1
(отображение распределения функций отражательной способности)

Программа моделирования карты отражательной способности на сфере — картина отражения на идеальной сферической поверхности. Она показывает зависимость изменения двулучевой функции отражательной способности (ДФОС) от наклона поверхности и угла освещения. По умолчанию отрисовываются разноцветные изолинии яркости (изополосы), отображение которых с этой версии можно отключить. Задаются углы направления освещения относительно наблюдателя. Примеры иллюстрируют карты отражательной способности, описанные в книгах Д. Марром Зрение. Информационный подход к изучению представления и обработки зрительных образов на стр. 251–254 и Б.К.П. Хорном в Зрение роботов на стр. 229–232.
Сейчас программа отображает двулучевую функцию отражательной способности:

  • матовой (полностью диффузно отражающей) поверхности
    ф(i, e, g) = cos(i), также называемой ламбертовой поверхностью,
  • зеркальной поверхности
    ф(i, e, g) = 1, когда углы падения и отражения i = e, а фазовый угол g = i + e, иначе ф(i, e, g) = 0,
  • глянцевитой белой краски, предложенной Б.К.П. Хорном
    ф(i, e, g) = s·[2·cos(i)·cos(e) - cos(g)]n·(n + 1)/2 + (1 - s)·cos(i), где s — доля света, который отражён зеркально, а n — острота пика на блике,
  • каменистой поверхности
    ф(i, e, g) = cos(i)·cos(e), которая аналогична распределению ДФОС на лунной поверхности. Причём в книге Марра ошибочно указана формула cos(i)/cos(e), что даёт нереалистичное распределение.
Здесь i обозначен угол падения, e — угол отражения, g — фазовый угол (угол между падающим и отражённым лучами). При наклонном освещении ярко-пурпурной линией окрашена граница, за которой лучи не попадают на поверхность, и из-за чего отражательная способность в самозатеняющейся области нулевая.

Моделирование карт двулучевой функции отражательной способности на сфере

Автор: Александр Васильевич Пасяда
Распространение: бесплатно (freeware)
Операционная система: Windows 98 или старше (Me, 2000, XP, Vista, Windows 7, Windows 8), ReactOS
Версия программы: 1.2.1 от 8.2.2020 г.   Язык: Русский
скачать установщик программы Карта отражательной способности на сфере [1,29 Мб в архиве zip]. Контрольный хэш MD5 для архива установщика ad01ab1235de9c50aaa7aa4b6db8e477 .
скачать программу Карта отражательной способности на сфере без установщика [49 Кб в архиве zip]. Для варианта без установщика в некоторых ОС Windows могут дополнительно потребоваться служебные библиотеки .DLL, тогда скачать пакет этих библиотек Service Pack 6 for Visual Basic 6.0: Run-Time Redistribution Pack можно на сайте MicroSoft или использовать установщик программы. Контрольный хэш MD5 для этого архива 47eb16492476a34ce7a4c6bbc1065702 .


Моделирование наклонов для представления ДФОС в пространстве градиентов и на сфере Как делается в предыдущей программе, карту отражательной способности удобно представлять на сфере, отображающей весь диапазон видимых наклонов. Конечно, она не равномерно представляет все углы, но воспринимается естественно, как реальный отражающий шар с направления к наблюдателю. Представим над точкой, в которой ищем наклон поверхности, подобную гауссову сферу единичного радиуса. Нормаль к поверхности в исследуемой точке пересекается с такой сферой в некоторой точке, которая задаёт на ней координаты ориентации поверхности.
А также есть распространённый вариант представления таких карт в пространстве градиентов. Оси координат в плоскости изображения X и Y, а ось Z идёт по направлению к наблюдателю. По оси X откладываются координаты наклона поверхности по отношению к наблюдателю dz/dx, а по Y — dz/dy. Тогда в предыдущем представлении на единичном расстоянии от точки в сторону наблюдателя можно провести плоскость, параллельную плоскости изображения. Нормаль к точке поверхности проецирует точку в пространство градиентов, пересекая такую плоскость, как показано на иллюстрации. Распределения этих же функций строятся в пространстве градиентов в следующей программе.




Моделирование ДФОС в пространстве градиентов

Карта отражательной способности в пространстве градиентов

версии 1.2.1
(отображение распределения функций отражательной способности)

Программа моделирования карты отражательной способности в пространстве градиентов (p; q), которое задаёт наклон поверхности через p = dz/dx и q = dz/dy. Программа отображает зависимость распределения двулучевой функции отражательной способности (о ДФОС статья в Википедии) от наклона поверхности. Примеры опять же иллюстрируют карты отражательной способности, описанные в книгах:

Пурпурным обозначены состояния, куда при наклонном освещении свет не попадает, и где значение функции отражательной способности ф = 0.
Моделирование карты отражательной способности в пространстве градиентов версии 1.1.1 (Modeling BDRF in gradient space)

Автор: Пасяда Александр Васильевич
Распространение: бесплатно (freeware)
Операционная система: Windows 98 или старше, ReactOS
Версия программы: 1.2.1 от 29.II.2020 г.   Язык: Русский
скачать установщик программы Карта отражательной способности в пространстве градиентов [1,37 Мб в архиве zip]. Контрольный хэш MD5 архива 3b0d948a973a901412fb9d24ec3772c6 .

скачать исходный программный код программы на Visual Basic 6 Карта отражательной способности в пространстве градиентов — 34,9 кБ в архиве source-vb6_refl_in_gradient_space.zip. Контрольный хэш MD5 архива исходного кода 3820488413c801a30defcd47b3927edb .


Предыдущая версия программы: 1.0.1 от 3.I.2014 г. Не рекомендуется использовать, т.к. расчёт фазового угла для функции глянцевитой краски ошибочен, а функция каменистой поверхности cos(i)/cos(e) нереалистична (видимо это опечатка в исходных книгах, т.к. cos(i)·cos(e) в следующих версиях ПО намного реалистичней показывает карту отражателной способности).
Моделирование карты отражательной способности в пространстве градиентов версии 1.0
Скачать раннюю версию программы Карта отражательной способности в пространстве градиентов версии 1.0.1 без установщика [22 Кб в архиве zip]. Контрольный хэш MD5 архива 82802f981a274387be8fb2d346c1c48d .

Посещений Счетчик посещений Counter.CO.KZ - бесплатный счетчик на любой вкус!