Расстояния до объекта с переменным освещением

[Cerber24]

Добрый день.

Задача такая. Есть объект, источник света, видеокамера и ПК. Делаем фотографию объекта с выключенным источником и вторую с включенным источником. Возможно ли рассчитать расстояние до данного объекта с помощью полученных изображений? Можно ли составить мат. модель? Благодарен любым соображениям или отправке к какому-либо источнику.

[Smol]

Можно, если известна КСС источника и отражательные характеристики помещения и объекта. Если объект совсем черный, а источник никудышный, то нельзя. Фотография с выключенным источником будет черная, или источник все-таки должен быть какой то. То есть должны быть 2 разных, но не нулевых значения светового потока от источника.

[Cerber24]

В данном случае, объект не черный. Если изменить условия и в первом случае фотография будет подготавливаться с 50% мощностью ИС, а во втором случае мощность еще увеличивают допустим на 20%. Получается исходными данными являются мощность ИС и RGB пикселей 2-х изображений. Как с такими данными можно оценить расстояние? Подскажите есть ли похожие публикации?

[Cerber24]

Да, в данном случае в роли ИС может выступать монитор ПК.

[Знающий]

Нет. нельзя. Не забываем, что в видеокамере имеется АРУ, она "подтянет" яркость изображения.

[Alexvas]

В фотокамере это воможно, если есть формат RAW. В видеокамере вряд ли возможно.

[Cerber24]

Есть видеокамеры с возможностью отключения АРУ. Но можно и фотокамеру подключить. Какая должна быть последовательность расчетов? Есть ли какие-либо мат. модели?

[Знающий]

Сообщение от Cerber24

Есть видеокамеры с возможностью отключения АРУ. Но можно и фотокамеру подключить. Какая должна быть последовательность расчетов? Есть ли какие-либо мат. модели?

Никто такой хней не занимается, ибо если и делать что-то похожее, то точность будет - плюс-минус лапоть. Вы как минимум должны знать точные отражательные характеристики объекта. А если Вам известны линейные характеристики объекта - его размеры - то вполне можно измерить и дальность до него.
Короче, зряшное это дело. Идея как бы и на поверхности, вот только с результатом - всегда будет пальцем в небо, достоверной повторяемости результатов не будет.

Дистанцию до неизвестного предмета на небольших расстояниях обычно измеряют ультразвуком - нынче они стоят на каждом втором автомобиле как парктроники

[Smol]

Лазерный дальномер‎ [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!] Цены от всех магазинов России В одном месте. Покупайте с умом.

[Cerber24]

Нашел вот такую [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!], но это немного не то. Если кто может подсказать методы или формулы для решения, буду очень признателен.

[Знающий]

А Вы для начала опишите подробно задачу, которую требуется решить. Потому что существует несколько простых дешевых способов - например, лазер, ультразвук - но Вам они явно не нравятся. Почему? Вам нужен какой-то особый метод с нестабильным и непонятным результатом? К чему такие страдания?

[Cerber24]

Я решаю следующую задачу - распознавание подмены реального лица человека на фотографию или видеозапись. Используется система в процессе распознавания лица с помощью видеокамеры. Необходимо обойтись стандартными средствами без лазера и ультразвука. Задачу решил с довольно неплохой точностью. Для этих целей использовал анализ изображений объекта с различной интенсивностью ИС.
На данный момент не могу математически описать требуемые расположение объекта от монитора и минимальное необходимое изменение яркости ИС.
Получается исходными данными являются мощность ИС и RGB пикселей 2-х изображений.

[Знающий]

Сообщение от Cerber24

Я решаю следующую задачу - распознавание подмены реального лица человека на фотографию или видеозапись. Используется система в процессе распознавания лица с помощью видеокамеры. Необходимо обойтись стандартными средствами без лазера и ультразвука. Задачу решил с довольно неплохой точностью. Для этих целей использовал анализ изображений объекта с различной интенсивностью ИС.
На данный момент не могу математически описать требуемые расположение объекта от монитора и минимальное необходимое изменение яркости ИС.
Получается исходными данными являются мощность ИС и RGB пикселей 2-х изображений.

Это Вы явно не по адресу обратились! Попробуйте достучаться, к примеру, в ВОКОРД - они давно и успешно занимаются распознаванием лиц.

[Cerber24]

Я не прошу вас написать мне программу распознавания ) Мне необходима помощь, лишь в написании мат. модели определения расстояния до объекта, имея его фотографии с различном освещением. Я не совсем понимаю с какой стороны подойти, законы Кеплера, Ламберта, Бугера. А Вы специалисты светотехники. Если кто-то готов оказать посильную помощь, я готов отблагодарить материально.

[Знающий]

Сообщение от Cerber24

Я не прошу вас написать мне программу распознавания ) Мне необходима помощь, лишь в написании мат. модели определения расстояния до объекта, имея его фотографии с различном освещением. Я не совсем понимаю с какой стороны подойти, законы Кеплера, Ламберта, Бугера. А Вы специалисты светотехники. Если кто-то готов оказать посильную помощь, я готов отблагодарить материально.

Практически все современные специалисты-светотехники глубже банального юзерства в Диалюксе не закапываются. От некоторых единичных уникумов, особенно закончившие профильные институты, Вы тоже вряд ли чего-то добьетесь, кроме того, что они "тоже знают о существовании законов Кеплера, Ламберта, Бугера". Здесь собираются и общаются не теоретики, а практики.

Хотя... Владимир Авраамович, знаю, что Вам сваять какую-нибудь "математическою модель" - это раз плюнуть! Для начала могу накинуть архив из 50-100 всевозможных книг по оптике и оптической физике в электронном формате Результат сроком через пару месяцев стартопика устроит?

P.S. Вспомнил. Можете обратиться к автору этого проекта [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!] - Станиславу Уточкину. Знаю точно, что в его силах и способностях - помочь Вам. Мощный дядька! Но - если захочет...

[Smol]

Задача формулируется неопределенным образом. Типа: пойди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю что... И ответ будет также неопределенным, пока не будет доопределен.

В общем виде, для того, чтобы распознавать, нужно иметь с чем сравнивать. И решающую функцию, которая будет сопоставлять объект с моделью или группой моделей. И критерий распознавания.

Фотографию можно представить матрицей, в каждой клеточке которой записана удельная (например) яркость.
Модель так же можно задать матрицей с переменным коэффициентом К.
К- в Вашем случае переменный - световой поток ИС.
Должна быть память и вычислительный механизм, в который поступит матрица цифр от видеокамеры и матрица цифр от файла модели.
Далее должен начать работать механизм сравнения. Для этого нужно выбрать ФУНКЦИЮ СРАВНЕНИЯ.
Это та математика, которую Вы спрашиваете.

Функция сравнения может быть разной, например, сумма разностей
(Хi -K*Yi)/n, где n - число клеток матрицы. Но можно и
использовать среднеквадратичную формулу (и другую).

Естественно, вычислительный механизм ДОЛЖЕН подсчитать К штук результатов и определить минимум линейного среднего или среднеквадратичного отклонения для К моделей.

Остается сделать еще 2 вещи. Написать матрицу модели. И написать
критерий распознавания. СКАЖЕМ, РЕЗУЛЬТАТ МЕНЕЕ ИЛИ БОЛЕЕ КРИТИЧЕСКОГО ЧИСЛА.
Львиная часть работы - практическое осуществление системы. Система - видеокамера, источник света, управляющее вычислительное устройство, изменяющее характеристики источника света и считывающее результаты с видеокамеры, вычисляющее матрицы объекта и модели, а затем вычисляющее коэффициент совпадения/ несовпадения, выходное табло, на котором индицируется результат сравнения в виде цифры или ответа ДА/НЕТ.
Возможно неопределенное число ответов на то, что это такое в целом.
Это зависит от того, как поставлена задача. В Вашем случае истинный объект - трехмерная фигура, а поддельный объект плоская фигура, если преступник не придет с голографическим устройством.
Если исключить столь высокий уровень взломщика, то в таком случае система должна отличать 2-х мерные и 3- мерные картинки.Для этого
достаточно два значения освещенности. Критерием может служить контраст изображения при 2-х уровнях освещения. Нормализованное отношение ярких и темных частей картинок. На трехмерной фигуре контраст будет выше.

Если преступник захочет противодействовать системе распознавания заранее изготавливая контрастные картинки, то в критерий распознавания не лишне будет включить уровень контраста.

Ну, а Вы можете вместо изменения светового потока ИС поставить стереокамеру. И еще, что угодно....

Осталось совсем немного осуществить эту головоломную систему Зовите программиста, если кто-то уже не сделал такое или похожее....

[camiidobrii]

а чего тут решать то? Открываете раздел "мешкова" про "световое поле" и вперед.
Это я так тонко простебался.

А теперь касательно Вашей задачи.

Светотехника в такой постановке задачи работать не будет. У нас тут проблемы с дуализмом света возникают. Не работают наши законы на малых расстояниях, да еще с большими светящимися поверхностями.

Поэтому я бы посоветовал Вам заняться геометрией а не светотехникой.

Любая камера имеет диафрагмы. Регулируя угловой размер диафрагмы/фокусное расстояние можно посчитать расстояние до объекта.
Если знать размеры матрицы и "дырки".

[Знающий]

Сообщение от Smol

Задача формулируется неопределенным образом. Типа: пойди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю что... И ответ будет также неопределенным, пока не будет доопределен....

О! Я же говорил, что для нашего Авраамыча - это раз плюнуть!

[Cerber24]

Спасибо всем за ответы! Если позволите, то еще несколько маленьких вопросов.

1) Если я на мониторе выведу монотонное изображение (например зеленый фон), могу ли я считать данный свет монохроматической волной?
2) Будет ли меняться длинна волны при увеличении яркости монитора (на мониторе например, в обоих случаях зеленый фон)?
3) Как можно использовать RGB пикселей при расчете освещенности площади объекта?

[Знающий]

Сообщение от Cerber24

Спасибо всем за ответы! Если позволите, то еще несколько маленьких вопросов.

1) Если я на мониторе выведу монотонное изображение (например зеленый фон), могу ли я считать данный свет монохроматической волной?
2) Будет ли меняться длинна волны при увеличении яркости монитора (на мониторе например, в обоих случаях зеленый фон)?
3) Как можно использовать RGB пикселей при расчете освещенности площади объекта?

1. Если за источник света брать сам монитор, то, строго говоря, не можете. Монохромный свет можно получить только от источника монохромного излучения, например, от лазера. ЖК-матрица монитора является по сути всего лишь управляемым RGB-фильтром, причем - достаточно хреновым.
2. Запросто!

[Cerber24]

Наверное, я не точно задал 3й вопрос, я его переформулирую.

Существует ли алгоритм определения освещенности объекта по фотографии, зная параметры камеры и расстояние до объекта? Есть фотография объекта, нужно определитель какова была его освещенность на момент съёмки.

[Smol]

(Для плоского объекта.)
В камере Вы увидите яркость объекта, которая линейно связана с освещенностью.

Поместите рядом эталонный объект площади S с коэффициентом отражения Ко (например, белый с коэффициентом отражения 0,9) и определите величину светового потока Ф на эталоне и его яркость*. Коэффициент отражения равен Ф/Фо, где Ф световой поток, падающий на эталон а Фо световой поток отраженный эталоном.

* Ф/S - освещенность, S - площадь эталона.

На фотографии объекта Вы должны видеть яркость. Эта яркость К1.
Между элементом площади эталона и элементом площади объекта
будет иметь место отношение яркостей Ко/К1. Такое же отношение будет между отраженными (на ед. площади) световыми потоками от эталона и объекта - Фо.эт/ Фо.об.
Поэтому , если у Вас есть "фото" объекта, его площадь Sоб в характеристике яркости точек, то внесите поправку на величину Ко/К1, для определения освещенности объекта к значению освещенности единицы площади эталона.

На практике можете в качестве эталона использовать площадку, которую "видит" камера без объекта. Если это стенка, побелите ее что ли? Сделайте нормализованный источник света. Для объекта установите рамки, ограничивающие минимальное и максимальное расстояние до камеры. Тут еще многое нужно привести к канонической форме...
Если коэффициент отражения неизвестен, то нужен отдельный снимок, который должен быть использован для определения этого коэффициента. Например с созданием фотографии ограниченного участка объекта...
Для трехмерных объектов все намного сложнее. Тут уже нужен вычислительный механизм.

[Cerber24]

Сообщение от Smol

(Для плоского объекта.)
В камере Вы увидите яркость объекта, которая линейно связана с освещенностью.

Вы здесь имеете ввиду под яркостью [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!]? (Сумма всех пикселей(0.2126*R + 0.7152*G + 0.0722*B))/(ширина * высота) т.е. Среднее арифметическое всех яркостей пикселей объекта.

Сообщение от Smol

(Для плоского объекта.)
и определите величину светового потока Ф.

Вопрос на счет светового потока, могу ли я использовать для расчета этого значения формулу [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!] (Стр 22 Световой поток, лм)?

[Smol]

Я опасаюсь, что мы говорим на разных языках. У меня используются общие понятия. Яркость это в кд/м.кв. К самой камере я никак не отношусь.
Я в затруднении что-то объяснить.... Возможно, что нужно привлечь более близкого к Вашим вопросам. Я еще опасаюсь, что вопрос слишком абстрактный и недоопределен. Таким видимо и ответ получился. Попробуйте еще кого то привлечь.

[Знающий]

Сообщение от Cerber24

Я решаю следующую задачу - распознавание подмены реального лица человека на фотографию или видеозапись. Используется система в процессе распознавания лица с помощью видеокамеры. Необходимо обойтись стандартными средствами без лазера и ультразвука. Задачу решил с довольно неплохой точностью. Для этих целей использовал анализ изображений объекта с различной интенсивностью ИС.
На данный момент не могу математически описать требуемые расположение объекта от монитора и минимальное необходимое изменение яркости ИС.
Получается исходными данными являются мощность ИС и RGB пикселей 2-х изображений.

Я правильно понимаю, основываясь на Вашем утверждении о физическом решении задачи, что Вы кропаете формулу и описательную часть для патента?

[Cerber24]

Нет, это требуется для научной работы.

[camiidobrii]

Сообщение от Cerber24

Нет, это требуется для научной работы.

С какой точностью задачу решать хотите?

[Cerber24]

Сообщение от camiidobrii

С какой точностью задачу решать хотите?

На данном этапе, точность не так важна, главное мат. описание.

[camiidobrii]

Попробуйте пойти по обратной задаче
СССР ГОСТ 26824-86

Чтобы Вам не "сойти с ума" нужно:
1) указать что коэффициент отражения/яркости имеет диффузный характер
2) указываете тип источника света и никогда не используете другой/несколько
3) калибруетесь по лампе "СИС" (источнику света с известной Iкд в нужном направлении).
4) Падение лучей "нормальное"

Да еще куча ограничений черт подери, начиная с того что Ваши расстояния слишком маленькие!!!

PS яркомер = фотоаппарат/камера/ПЗС матрица/ПЗС линейка ...

PPS: еще тут можно почитать [Только зарегистрированные пользователи могут видеть ссылки. Регистрация!]
Но это "по тяжелой".