Základy obrazového inženýrství

1. Základy obrazového inženýrství • Geometrická optika (zrcadla, čočky, princip oka, optické vady, optické přístroje) • Vlnová optika (interferenční mikroskop, holografie) • Kvantová optika (kvantové generátory, fotoelektronické součástky, snímací a zobrazovací elektronky, CCD a CMOS prvky) • Digitalizace obrazů (skenery, digitální fotoaparáty a kamery, elektrofotografie, tiskárny) • Správa barev (Color Management) • Základy obrazové analýzy (harmonická a waveletová analýza, fraktální analýza)

2. Praktikum z obrazového inženýrství • Harmonická a waveletová transformace (fraktální analýza) • Geometrická optika (optický mikroskop, vady čoček) • Vlnová optika (interferenční mikroskop) • Skenery (rozlišovací schopnost a barevné podání) • Digitální fotoaparáty a kamery (videopresentace)

3. Ukončení předmětu • Projekt: Principy barev (příspěvek ve Wordu + presentace v Power Pointu) • Presentace před publikem • Ústní zkouška • Protokoly jednotlivých úloh • Videopresentace • Klasifikovaný zápočet

4. Světlo a optika • Historie zkoumání vlastností světla Měření rychlosti světla • Geometrická a vlnová optika • Kvantová optika John Gribin: Pátrání po Schrodingerově kočce, Schrodingerova koťata)

5. Geometrická optika • Roviná a sférická zrcadla • Rovinné a sférické lámavé plochy • Konkávní a konvexní čočky http://www.livinggraphs.com/enu/

6. Spojka Základní druhy čoček

7. Rozptylka

8. Zobrazení pomocí čoček • Zásady průchodu paprsků čočkou: Paprsek jdoucí středem se neláme. Paprsek směřující do ohniska vychází rovnoběžně s osou. Paprsek jdoucí rovnoběžně s osou vychází směrem z ohniska.

9. Rovnice čočky: 1/a + 1/b = 1/f • Newtonova rovnice: Z1 * Z2 = f2 • Optická mohutnost čočky: D = 1/f[D]= dioptrie • f1, f2 = ohniskové vzdálenosti • F1, F2 = ohniska • a, b = vzdálenost předmětu resp. obrazu od čočky • Z1, Z2= vzdálenost předmětu resp. obrazu od ohniska

10. Vady optických zobrazovacích prvků

11. Monochromatické vady čoček • Zklenutí obrazového pole

12. Astigmatismus Rozostření vertikálních linek Rozostření horizontálních linek Originální obraz

13. Asymetrická vada (koma)

14. Zkreslení (distorze)

15. Zkreslení (distorze) Pozitivní zakřivení Negativní zakřivení

16. Sférická (otvorová) vada

17. Sférická (otvorová) vada

18. Chromatické vady čoček

19. Chromatické vady čoček

20. Odstranění monochromatických vad čoček • Zkreslení (vyborcení) kresby – tato vada se nedá odstranit. • Koma – lze zmírnit cloněním. • Astigmatismus – lze zmírnit cloněním. Nejsvětlejší a nejdokonalejší ze všech achromatických objektivů je anastigmát, u něj se podařilo odstranit právě zmíněný astigmatismus. Anastigmáty se mohou skládat ze tří až osmi čoček, které zčásti stojí buď volně, nebo jsou stmeleny kanadským balzámem. • Zklenutí obrazového pole – Vada se zmírní, zacloníme-li objektiv.

21. Otvorová (sférická) vada – Pomoci si můžeme cloněním, ale může se stát, že jeden a týž objektiv kreslí při střední cloně mnohem ostřeji, než když ho silněji zacloníme. To se může stát i u moderních objektivů, zvláště u světelných anastigmátů. Vysvětluje se to tím, že do korektury objektivů musela být zahrnuta i rozsáhlá okrajová pásma objektivu, což zase mohlo být provedeno jen na úkor středu, s nímž pracujeme při nastavení na velmi malá clonová čísla. • Za vadu zobrazení v pravém slova smyslu nelze považovat vadu zvanou “vinětace”. Je to vada, která se projevuje dvěma způsoby: buď rozostřením obrazu v rozích snímku, nebo tím, že je snímek v rozích tmavý či úplně černý. První varianta je způsobena nízkou kvalitou čočky, která není schopna vykreslit ostrý obraz až do rohů obrazu. Vadu nelze odstranit a trpí jí hlavně levné kompakty.

22. Druhá varianta vinětace je způsobena buď podobně jako varianta první (nekvalitní čočky), nebo použitím sluneční clony, která má menší zorný úhel než snímací objektiv; použijeme-li clonu pro objektiv 50 mm na objektiv 35 mm, budou rohy obrazu černé, protože clona je v objektivu vidět. Jediným předpokladem pro úspěšné použití sluneční clony tedy není jen velikost závitu, ale také zorný úhel, který - pokud nejde o clonu pro základní objektiv - by měl být vyznačen na objímce clony, popřípadě na jejím obalu.

23. Odstranění chromatické vady • Kombinace čoček z různých skel (flintové, korunové) • Dvojčočkové - achromatické- objektivy kompenzují barevnou vadu pro dvě vlnové délky světla. • Dokonalejší tříčočkové – apochromatické- objektivy kompenzují barevnou vadu pro tři vlnové délky. • Achromát (krajinářská čočka) je bez barevné chromatické vady. Skládá se z jedné spojky a jedné rozptylky. V této kombinaci dvou čoček byly použity dva druhy skla o různém indexu lomu. • Aplanátje kombinací dvou achromátů. Barevná chromatická vada je také odstraněna, dále je odstraněna i sférická (kulová) vada.

24. Optické vady zrcadel - sférická • geometrické zkreslení • zklenutí pole • koma • astigmatismus • Zrcadla nemají barevnou vadu = světlo jimi neprochází, ale odráží se od nich.