Laboratórios de Som e Imagem - Podcast

Para a realização do trabalho de áudio / podcast, deitei mãos a uma versão mais longa de uma história premiada, que escrevi em tempos para uma iniciativa do jornal Diário de Notícias - História 100 Palavras, dedicada ao tema Leonardo Da Vinci.

Programação de Artefactos Digitais - Cosmos

Mais um exercício de programação, desta vez subordinada ao tema Movimento e Eventos.

O tema escolhido foi a simulação do movimento de um satélite orbitando um planeta, deslocando-se conjuntamente sobre um fundo de estrelas. O programa permite controlar a inclinação da órbita entre os 0º e 90º através dos botões do rato (botão esquerdo - aumenta o ângulo / botão direito - diminui o ângulo). A cor dos objectos em movimento é também variável, dependendo do posicionamento do cursor do rato na janela.

Não sendo possível incorporar o ficheiro executável neste espaço, optou-se pela apresentação de vídeo correspondente à exportação de parte da execução do programa.

São apresentadas duas passagens, uma com inclinação de órbita a 50º e outra com 70º.

Visão por Computador - Objectivas, distorção e erros de perspectiva

As objectivas e os sensores são os elementos fundamentais no processo de aquisição de dados dos sistemas ópticos para visão por computador, cabendo às primeiras transmitir a luz ao sensor da câmara de uma forma controlada e, assim, obter uma imagem focada de um ou vários objectos presentes na área de trabalho.

O mercado disponibiliza hoje um variado conjunto de objectivas, especialmente adaptadas a diversos tipos de aplicações. Contudo, o processo de selecção de uma objectiva para uma qualquer utilização deve ter presente o conjunto de parâmetros que a seguir se apresentam sucintamente (figura1):



Figura 1 - Conceitos Gerais

  

·         Distância de Trabalho: é a distância compreendida entre a parte frontal da objectiva e o objecto, sendo directamente influenciada pela distância focal da objectiva;

·         Campo de Visão: corresponde à porção do objecto que através da objectiva, preenche e sensibiliza a área do sensor;

·         Resolução: representa a menor porção de objecto que pode ser distinguida pelo sistema, expressa em pixels ou em pares de linha;

·         Profundidade de Campo: respeita à maior distância em que pode ser mantida a focagem do objecto, para uma determinada distância de trabalho;

·         Abertura: representa a abertura efectiva da objectiva, controlada pelo diafragma (ou íris), expressa como uma fracção da sua distância focal, sendo representada por f/#. A título de exemplo, uma lente com 100mm de distância focal e 25mm de abertura útil, é classificada como uma objectiva com abertura f/4.

Particularmente importantes na definição da objectiva para uma dada aplicação são a dimensão do sensor da câmara, a distância entre o objecto e a objectiva e, por fim, o campo de visão a considerar. Conhecidos estes valores, poderemos calcular a objectiva a utilizar, mediante a seguinte fórmula ^[1]:

Todavia a escolha de uma objectiva não se esgota por aqui. Trata-se frequentemente de um processo complexo que deverá ter em conta também outras aspectos, nomeadamente, o tipo de iluminação que irá ser utilizado, as características dos sensor da câmara, o tamanho e geometria do objecto e, finalmente, a distância e espaço disponível. Ponderadas todas estas questões é então possível seleccionar o melhor tipo de objectiva de entre as disponibilizadas pelos diversos fabricantes, sejam elas objectivas standard com distâncias focais desde os 3.5 até aos 200mm, objectivas de alta resolução, objectivas de alta luminosidade, objectivas para aplicações com luz ultravioleta, grandes angulares (olho de peixe), objectivas telecêntricas, objectivas pericêntricas, etc.

Apesar da existência de objectivas de grande qualidade no mercado, mesmo esses sistemas ópticos apresentam distorções e problemas de leitura, resultantes por um lado da sua geometria e por outro, dos materiais de que são fabricados. No âmbito da aplicação dos sistemas para visão por computador os mais significativos e mais habituais desses problemas são a distorção e os erros de perspectiva.

A distorção é um fenómeno associado à geometria das lentes, designadamente, à sua esfericidade e embora não cause perda de informação acerca do objecto observado, provoca a sua aparente deformação.

Figura 2 - Tipos de Distorção



A distorção apresenta-se em duas formas básicas (figura 2): a distorção negativa (também designada por deformação convexa ou de “barril”) e a distorção positiva (frequentemente designada por deformação côncava ou de “almofada” ). Este problema pode ser minorado pela utilização de objectivas ortoscópicas que combinando quatro elementos ópticos, permitem ainda reduzir, de uma forma significativa, a aberração cromática. A distorção, desde que quantificada, poderá também ser corrigida a jusante do sistema óptico, através da utilização de software específico ^[2].

Os erros de perspectiva são originados pela paralaxe, isto é, pela forma como os objectos são percepcionados tridimensionalmente, em que a perspectiva leva a que as partes de um objecto mais próximas da objectiva pareçam ter maior dimensão do que aquelas que estão mais afastadas (figura 3). Este tipo de problema pode ser resolvido, embora com algumas limitações, através de objectivas telecêntricas.

Figura 3 - Erros de Perspectiva

As objectivas telecêntricas suprimem a distorção, fazendo com que a luz incida de forma completamente perpendicular (colimada) ao sensor. O resultado é uma magnificação igual, independentemente da distância do objecto, eliminando qualquer efeito de perspectiva (figura 4).

Figura 4 - Objectiva Telecêntrica

Estas lentes telecêntricas asseguram uma visão virtualmente paralela de objectos a três dimensões e dos seus detalhes, ou seja, os objectos do mesmo tamanho, a diferentes distâncias da objectiva, aparecerão sempre com a mesma dimensão na imagem ^[3].

 

 

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[1] -  http://www.infaimon.com/pt/catalogo-industria/objectivas-filtros-59.html
[2] -  http://www.edmundoptics.com/technical-support/imaging/electronic-imaging-resource-guide/?&pagenum=3#2.4
[3] -  http://infaimon.com/pt/catalogo-industria/objectivas-filtros/telecentricas-275.html