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HDR vision artificial

O que é o intervalo dinâmico? O intervalo dinâmico é a diferença existente entre a parte mais escura de uma fotografia e a mais clara, ou seja, o contraste que pode haver em uma imagem. Esta diferença geralmente se expressa em bits ou em dB.

O HDR (High Dynamic Range) se utiliza quando não é possível capturar uma imagem corretamente pela diferença de contrastes, ou quando está sub-exposta (muito escura) ou sobre-exposta (muito clara). Através do HDR é possível fazer a fusão de fotos sub-expostas e sobre-expostas para obter uma imagem “perfeita”.

Existem muitas maneiras de fazer HDR, porem as três mais comuns são:

– Fusão de imagem sequencial

– Integração de píxel multi-slope

– Fusão de imagem de sensor dual

Fusão de imagem sequencial

Este método é utilizado por fotógrafos há já muitos anos para fotografia de paisagens ou cenas de pouco movimento. Consiste em fazer duas fotografias consecutivas da mesma cena modificando a exposição da segunda imagem.

Mediante um software estas imagens são unidas usando os pontos coincidentes como referência. Os píxeis saturados da primeira imagem são substituídos pelos píxeis não saturados da segunda imagem.

À primeira vista esta técnica parece não ser a mais indicada para trabalhar com aplicações de visão artificial, especialmente naquelas aplicações que impliquem movimentos rápidos. Graças à função de Sequence Trigger que incorporam a maioria das câmaras da JAI, é possível utilizar duas exposições diferentes no mesmo disparo. As Câmaras como a SP-5000 CXP4 da JAI, oferecem imagens de 5 megapíxeis a 250 img/s e pode aceitar Sequence Triggers a um intervalo aproximado de 1/250 de segundo. JAI desenvolveu um SDK e um software que incorpora a função de fusionar automaticamente as fotografias feitas com o Sequence Trigger.

capturas

Integração de píxel multi-slope

Este método para fazer HDR, conhecido pelo nome multi-slope ou dual-slope, faz referência como é visto o gráfico da integração de píxel quando aplica-se este método. Para as imagens HDR, o objetivo é tentar que os pontos claros não se saturem, tratando de escurecer o restante da imagem, ampliando assim o intervalo de contraste. Com o método multi-scope é possível conseguir este resultado estabelecendo um ponto de reset durante o tempo de exposição.

No ponto de reset, todos os píxeis são analisados com a função HDR da câmara. Qualquer píxel com um nível de saturação mais alto que o nível de reset (90% da sua saturação, por exemplo) são resetados a 80% para que possam seguir acumulando elétrons durante o resto do período de exposição. O efeito obtido é como se as zonas de píxeis que estavam muito saturadas sejam rebaixadas a um nível inferior.

reset_point

Fusão de imagem de sensor dual

O último método utilizado para capturar imagens HDR emprega um sensor dual e um prisma que se encarrega de separar a luz que entra na câmara, desta forma é possível capturar a mesma imagem numa cena de alto contraste.

Usando velocidade e gain diferentes nas duas imagens, as áreas claras e escuras são controladas pelas duas imagens separadas, igual ao primeiro método. A diferença com o primeiro método é que o prisma permite capturar as duas imagens ao mesmo instante.

As câmaras da JAI AD-080, AD-131 e a AD-132 oferecem ao utilizador diferentes opções para fazer a fusão e obter as imagens em HDR. Todos estes modelos utilizam sensores CCD para conseguir uma melhor qualidade de imagem.

dual_sensor