1. Prezentati si explicati schema de principiu a unui sistem informatizat de control

Precizia procesului de control este în general scăzută şi dependentă de competenţa operatorlui. În general controlul este complicat si obositor.În vederea eliminării acestor neajunsuri s-au creat sisteme automate care să preia aceste funcţii. In controlul informatizat parametrii de intrare ai funcţiei sunt preluaţi direct de program, calculul este instantaneu.

2. Lumina

In 1704 I.Newton susţine că sursa de lumină emite corpusculi luminoşi care se propagă în virtutea inerţiei în linie dreaptă cu o viteză relativ mare. Efectul de "lumină" este creat de acţiunea componentei electrice a câmpului electromagnetic asupra anumitor substanţe aflate în celulele de pe retina ochiului. Lumina este un ansamblu de unde electromagnetice (radiaţii), caracterizate de lungimea lor de undă şi produse de propagarea particulelor luminoase numite fotoni.

3. Polarizarea luminii

Lumina este reprezentată într-un mediu omogen prin vectorii câmp electric şi câmp magnetic care sunt perpendiculari între ei şi perpendiculari pe direcţia de deplasare. Deoarece au aceeaşi fază şi variază sincron, unda electromagnetică poate fi reprezentată ca în figura. Polarizarea luminii este tip transversal.

4. Prezentati si explicati marimile fotometrice

Mărimile luminoase sau mărimile fotometrice, se referă fie la sursa de lumină primară, fie la suprafaţa iluminată. Unele mărimi referitoare la suprafeţele iluminate, considerate surse secundare de lumină, sunt similare marimilor caracteristice surselor primare.

O suprafaţă este iluminată de către o sursă de lumină de dimensiuni mici în comparaţie cu distanta r fata de un punct P al suprafeţei iluminate. Unui element de arie dA din jurul punctului P îi corespunde unghiul solid elementar cu varful în punctul S.

5. Fenomenele care se produc la interactiunea luminii cu materia

Lumina este radiaţia electromagnetică caracterizată prin: - lungime de undă sau frecvenţă, percepută de om ca fiind culoarea luminii; - intensitate sau amplitudine, care este asociată percepţiei umane de strălucire a culorii

Culoarea reprezintă proprietatea luminii determinată de: - lungimea de undă, (defineşte parametrii de cromaticitate), percepuţi de om drept culoare; - intensitatea sa, (defineşte parametrul luminanţă), perceput de om ca strălucire a culorii.

Cele două proprietăţi fizice ale luminii definesc culoarea prin parametrii de culoare independenţi, cromaticitatea fiind determinată de lungimea de undă, iar luminanţa de intensitatea acesteia.

Spectrul vizibil - domeniul lungimilor de unde electromagnetice care poate fi detectat de ochiul omului. Este format din undele cu lungimi cuprinse între 380 nm (lumină ultravioletă) şi 760 nm (lumină infraroşu). Radiaţia electromagnetică poate fi împărţită în două categorii: - monocromatică, formată dintr-o singură lungime de undă vizibilă; - policromatică, o combinaţie de mai multe lungimi de undă vizibile.

Crearea senzaţiei de culoare implică lumina emisă de o sursă către obiectul de vizualizat, care reflectă o parte din această lumină pe direcţia ochiului uman şi, ca reacţie, acesta transmite către creier stimulii interpretaţi drept culoare la acest nivel. Culorile variate ale obiectelor apar ca rezultat al interacţiunii dintre lumină şi materie.

Atunci când un obiect este iluminat el va reflecta o parte din lumină iar o parte va fi absorbită. Prin urmare, senzaţia de culoare este determinată de următorii factori: - proprietăţile fizice ale luminii şi caracteristicile surselor care o generează; - proprietăţile optice ale materialelor care formează obiectele luminate; - construcţia fiziologică a ochiului şi psihologia creierului uman.

6. S urse de lumină

Tipuri de surse de lumină electrice după modul de obţinere al radiatiei luminoase: Sursa incandescentă

atomii se ciocnesc unii cu alţii. Aceste coliziuni transfera energie spre electroni impingandu-i pe acestia spre niveluri superioare. Când electronii eliberează energie, ei emit fotoni.

Unele coliziuni sunt mai puternice iar altele mai puţin puternice astfel sunt elminaţi fotoni de energie diferită. În cazul unei surse ideale de lumină, spectrul de emisie nu depinde de materialul filamentului, ci numai de temperatura acestuia

Există surse cu incandescenţă şi halogen lumina provenind de la radiaţia emisă de încălzirea unui filament într-un mediu gazos, halogen (argon, kripton, iod).

Sursa luminescenta Luminiscenţa reprezintă emisia de lumină fără incandescenţă la temperaturi joase. Sursele de emisie sunt date de descărcările electrice sau gazoase atunci când un

curent electric traversează un gaz. Moleculele astfel excitate emit o radiaţie într-un domeniu spectral caracteristic fiecărui material şi presiunii acestuia îm interiorul tubului.

Sursa fluorescentă Fluorescenţa este proprietatea corpurilor de a emite lumina când sunt parcurse de o

radiaţie. Aceasta este absorbită pentru o anumită lungime de undă şi apoi reemisă la o lungine de undă diferită.

Dispozitivul electroluminiscent cel mai utilizat este dioda electroluminiscentă (LED).

Stroboscopul este o lampă cu electroluminiscenţă care pentru un timp foarte scurt este alimentat la o tensiune de 5 ori mai mare decât tensiunea nominală.

Sursa laser Laserul este un dispozitiv complex ce utilizează un mediu activ laser (solid, lichid

sau gazos) şi o cavitate optică rezonantă. Mediul activ, cu o compoziţie şi parametrii determinaţi, primeşte energie din exterior prin pompare. Pomparea se poate realiza electric sau optic, folosind o sursă de lumină şi produce excitarea atomilor din mediul activ.

În funcţie de tipul mediului activ şi de modul în care se realizează pomparea acestuia laserul poate funcţiona în undă continuă sau în impulsuri.

Laserul pentru anumite lungimi de undă şi puteri poate fi folosit şi ca aplicaţie activă (în medicină chirurgia laser).

7. Pricipalele elemente anatomice ale ochiului uman care definesc capacitatea acestuia de a receptiona imagini

- sclerotica- ora serrata- Corpul ciliar- Ligamentul suspensor- Iris- Cristalin- Pupila- Cornee- Coroida- Retina- Fovea centralis- Pupila optica- Nervu optic- Corpul vitros

Componentele cu putere de refracţie:corneea , umoarea apoasă, cristalinul şi umoarea vitroasă. Cel mai important element în formarea imaginilor:cristalinul, care se prezintă sub forma unei lentile convergente biconvexe. Cristalinul este singura componentă cu putere de refracţie din structura ochiului, care are capacitatea de a îşi varia curburile, astfel încât să fie asigurată formarea imaginilor pe retină, indiferent de distanţa la care se găseşte obiectul vizat.

8.Prezentati fenomenele care definesc capacitatea ochiului de a percepe caracteristici diverse şi variabile ale stimulilor luminoşi

Acomodarea ochiului Desemnează totalitatea proceselor care concură la asigurarea formării imaginii pe retină (pentru vedere clară), indiferent de distanţa la care este plasat obiectul.

Adaptarea ochiuluiOchiul îşi îndeplineşte funcţia de percepţie a luminii la fluxuri variabile, face posibilă atât vederea în lumină puternică, cât şi în lumină slabă. Dde aceea, ochiul reprezintă un receptor foarte performant, având un domeniu de sensibilitate foarte larg.

Rezoluţia Rezoluţia - unghiul minim sub care două puncte apropiate mai pot fi percepute distinct. Rezoluţia depinde de forma obiectelor, culoarea şi contrastul lor faţă de fondul pe care se află.

Vederea stereoscopică (tridimensională) Pentru ca imaginea unui obiect să fie percepută este necesar ca ochii să se rotească, astfel încât axele lor să fie convergente pe obiectul vizat. Fiecare ochi formează pe retina sa imaginea bidimensională a obiectului.

9. Care este lungimea de undă (culoarea) la care analizorul uman este cel mai sensibil; explicații, grafic, valori etc

Răspunsul spectral al ochiului uman la stimuli luminoşi este descris de mărimea numită eficacitate luminoasă relativă spectrală, kX. Curba kX se reprezintă la scară arbitrară, cu maximul normat la valoarea 1, pentru lungimea de undă de 555 [nm] pentru vederea diurnă, numită fotopică. Sensibilitatea spectrală maximă a conurilor se manifestă în jurul valorii de 560 nm. Ochiul uman este mai sensibil la culorile verde şi galben pe care le percepe mai clar în comparaţie cu albastru şi roşu care sunt observate mai sombru (întunecat). Se poate constata că sensibilitatea spectrală a ochiului scade rapid. De asemenea alura curbei eficacităţii spectrale este uşor asimetrică, indicând o sensibilitate spectrală ceva mai ridicată în jumătatea inferioară a vizibilului în raport cu cea superioară.

Sensibilitatea spectrală în lumină slabă este mai redusă decât în lumina de zi. Lungimile de undă de tăiere sunt 380 [nm] şi, respectiv 640 [nm], ceea ce înseamnă că percepţia zonei roşului este aproape nulă în lumină slabă şi noaptea. Există şase subdomenii ale vizibilului care determină percepţia nuanţelor a şase culori. Acestea sunt :

10. Tipuri de iluminare in aplicatiile de preluare a imaginilor

Iluminarea reprezintă un aspect foarte important, care este avut în vedere la proiectarea unor sisteme din domenii foarte diverse. Iluminarea slabă sau incorectă a scenei vizate are efecte negative asupra imaginii. In funcţie de cerinţele aplicaţiei:

- Difuză axială: Obiect strălucitor, reflectant - Difuză axială: Orice tip de obiect ; Obiecte 3D - Unidirecţională: Obiecte 2D (teoretic plane) ; Orice tip de obiect - Crearea unui câmp întunecat : Obiect transparent - Din spatele obiectului : Orice tip de obiect - Lumina structurată : Obiecte 3D - Iluminare direcţionată : Inspecţia şi măsurarea obiectelor cu suptafeţe plane şi mate

- Iluminare laterală : Identificarea defectelor unui obiect 3D sau a suprafeţelor plane opace

- Iluminare difuză :Preluarea imaginilor mari, a obiectelor cu reflectanţă ridicată, cu obiective cu distanţă obiect mare

- Iluminare inelară : O gamă largă de aplicaţii de aspectare sau şi/ măsurare a obiectelor mate

- Iluminare polarizată: Obiecte 3D

11. Prezentati si explicati structura generala a unui traductor electronic

Senzorul (elementul sensibil) detector sau captor, este elementul specific fiecărui traductor şi are funcţia de a detecta mărimea fizică ce trebuie măsurată.

Senzorul detectează doar mărimea de intrare X, eliminând sau reducând la minim influenţele celorlalte mărimi fizice existente în mediul respectiv. Sub acţiunea mărimii de intrare are loc o modificare de stare a elementului sensibil, modificare ce se manifestă sub forma unui semnal electric la ieşirea senzorului.

Adaptorul electronic are rolul de a adapta informaţia obţinută la ieşirea senzorului la cerinţele impuse de sistemele de achiziţii de semnale.

- La intrare, se caracterizează printr-o mare diversificare, pentru a putea prelua diferite forme ale semnalelor de la ieşirea senzorilor. - La ieşire, sunt prevăzute cu elemente constructive comune, specifice generării semnalelor electrice unificate şi care nu depind de tipul sau domeniul de valori al mărimii de intrare. - Funcţii: condiţionări de semnale, adaptare de nivel, adaptare de putere sau adaptare de impedanţă. - realizează operaţii de calcul liniare, operaţii de calcul neliniare sau funcţii neliniare particulare - particularităţi tehnologice sau economice impun prezenţa unor elemente auxiliare.

12. Prezentati si explicati schema de functionare a fotodiodelor

Prin difuzia termică sau implantarea ionică a unui material dopant (de obicei bor) în Si tip n, se formează stratul subţire tip p de la suprafaţa frontală. Pe suprafaţa frontală se aplică un contact mic de metal iar suprafaţa posterioară este complet metalizată. Se formează astfel o joncţiune p-n care diferă de cele de la diode prin faptul că stratul p este foarte subţire, în funcţie de gama de lungimi de undă selectate. Adâncimea regiunii de sărăcire poate varia prin modificarea tensiunii inverse aplicate pe joncţiune. Capacitatea electrică a joncţiunii p-n depinde de grosimea regiunii de sărăcire, rezistivitatea siliciului şi mărimea suprafeţei active. Crescând tensiunea de polarizare inversă, creşte adâncimea regiunii de sărăcire şi se micşorează capacitatea până se atinge sărăcirea completă. Când radiaţia optică este absorbită în regiunea activă, se formează perechi electron - gol care sunt separate, electronii trecând în regiunea n, iar golurile în regiunea p. Rezultă astfel un curent foarte puţin afectat de temperatură, variind cu mai puţin de 0,2 %°C pentru spectrul vizibil. La aplicarea unei polarizări inverse, în lipsa iluminării, prin fotodiodă va trece un curent mic, denumit curent de întuneric.

13. Prezentati si explicati schema de functionare a tubului fotomultiplicator

Tuburile fotomultiplicatoare sunt tuburi cu vacuum, formate dintr-o carcasă din sticlă, ceramică sau metal, un fotocatod din material fotoemisiv, electrozi cu emisie secundară (dinozi) şi un electrod colector, anodul.

Un foton care trece prin fereastra tubului fotomultiplicator este absorbit de fotocatod dacă energia sa depăşeşte energia de legătură a materialului fotocatodului. Conform efectului fotoelectric extern, se eliberează un electron care, dacă are energie suficientă scapă în vidul tubului şi este accelerat spre primul dinod de diferenţa de potenţial dintre fotocatod şi primul dinod. În urma coliziunii, energia electronului primar produce un număr de electroni secundari. Aceştia, la rândul lor, sunt acceleraţi spre al doilea dinod, unde se formează alţi electroni. Procesul se repetă până când anodul colectează un nor de electroni (peste un milion de electroni), rezultând un curent de semnal la ieşire.

14. Tipuri de detectoare de radiatii nucleare

- detectoare cu ionizare directă (camere de ionizare, contoare Geiger - Muller, detectoare cu semiconductoare); - detectoare cu ionizare indirectă (cu scintilaţie, Cerenkov).

Pentru radiaţiile X se folosesc detectoare umplute cu gaz( plăci microcanal, suprafeţe de fotodetectoare).

15. Tipuri de senzori pentru traductoarele cu ultrasunete

senzori microelectromecanici cu ultrasunete:- cu torsionarea grosimii (TSM - thickness shear mode), fig. a; - cu unde ultrasonore de suprafaţă (SAW), fig. b; - cu unde plate de flexiune (FPW- flexural plate waves), fig.c; - cu mod plat ultrasonor (APM - acoustic plate mode) şi tip suprafaţă de microtobe,d.

Senzori cu unde ultrasonore de suprafaţă se obţin prin fotolitografie, pe straturi subţiri din materiale piezoelectrice depuse pe materiale semiconductoare (ZnO pe Si sau AlN pe GaAs).

16. Senzori utilizati pentru termografierea in infrarosu

Termografia în infraroşu descrie echipamentele de preluare a imaginilor termice în IR, utilizate în următoarele aplicaţii: - inspecţia sistemelor electrice- inspecţia sistemelor mecanice - inspecţia acoperişurilor- monitorizarea proceselor; - analize medicale, cantitative şi ale plăcilor de circuit electronice etc. Un sistem de termografie în IR conţine un captator termic de imagini în infraroşu, o placă de achiziţie de imagini, soft pentru procesarea de imagini şi un monitor video. Măsurătorile sunt făcute în două benzi spectrale: 3...5 [μm] sau 8... 12 [μm]. Informaţia obţinută trebuie corectată, astfel încât temperatura măsurată să fie funcţie numai de temperatura obiectului. Rezultatele măsurătorilor nu sunt identice în cele două benzi de lungimi de undă. Acestea diferă din cauza condiţiilor atmosferice, distanţei până la obiect, tipul obiectului. Toate aceste condiţii specifice aplicaţiei se compensează prin programul software din sistemul de procesare de imagini. Scanerele în infraroşu sunt, în general, de două tipuri: - cu suprafeţe de fotodiode (necesită răcire la temperaturi criogenice), au diferenţe de temperaturi echivalente de zgomot de 0,01°C, sunt scumpe, se folosesc în laborator şi lucrează în banda 3. ..5 [μm]; - cu suprafeţe de fotodiode la temperatura camerei, în banda 0,9 ... 2,5 [μm], cu diferenţe de temperaturi echivalente de zgomot de 1°C

17. Ce reprezinta culoarea si cum se percepe senzatia de culoare

Culoarea este un concept abstract, care nu are corespondent cu relaţie biunivocă în lumea fizică. Culoarea este rezultatul percepţiei vizuale, este o senzaţie cu un puternic caracter subiectiv, având o determinare complexă în raport cu observatorul uman. Determinarea cumulează mai multe componente, care produc pentru observatori diferiţi, senzaţii de culoare diferite.

Indivizii cu ochi normal disting culoarea ca urmare a sensibilităţii receptorilor din retină la radiaţia electromagnetică, în domeniul vizibil, corespunzător intervalului de lungumi de undă (380+20...780±20) [nm].

Trebuie făcută distincţie între culoarea luminii şi culoarea obiectelor. Culoarea luminii este percepută direct cand aceasta impresionează ochiul în mod direct, adică fasciculul ajunge de la sursă pe retină. Acest tip de percepţie este caracteristic numai pentru cazul surselor artificiale de radiaţie colorată . 18. Ce înseamnă sistem substractiv de reprezentare a culorii

Sistemul substractiv este definit pe baza proprietăţii pigmenţilor de a absorbi anumite lungimi de undă pentru a forma o nouă culoare.

19. Ce înseamnă sistem aditiv de reprezentare a culorilor

Sistemul aditiv este definit pe baza proprietăţii undelor de lumină de diferite lungimi de a se combina aditiv pentru a forma o nouă culoare.

20. Prezentati sistemul aditiv de culoare RGB

Sistemul RGB este un model tricromatic aditiv, al cărui nume derivă din iniţialele celor trei culori primare: roşu, verde şi albastru. Utilizarea sa la scară foarte largă este direct legată de dezvoltarea domeniului electronic. Sistemul este utilizat în redarea imaginilor pe ecranele televizoarelor, pe monitoarele calculatoarelor, pe display-urile telefoanelor mobile, a camerelor foto. Caracteristic sistemului este faptul că amestecul celor trei culori primare dă albul.

Sistemul RGB trebuie privit ca un derivat al sistemului tricromatic CIE-XYZ, cu valoare de sistem de principiu, în care roşul, verdele şi albastrul sunt denumiri generice ale unor culori primare, care nu sunt precis definite.

sistemul RGB este dezvoltat de HP si Microsoft în 1996 Numărul culorilor care pot fi obţinute cu acest sistem de culoare este limitat de aria

triunghiului în vârfurile căruia se află cele trei culori primare. Culorile din afara triunghiului vor fi percepute de ochi ca griuri

21. Prezentati sistemul substractiv de culoare MYCK

Sistemul de coordonate CMYK este caracteristic amestecului substractiv al culorilor şi este utilizat, cu precădere, la tipărire. Culorile primare sunt cyan, magenta şi galben, la

care se adaugă negrul (notat cu K), datorită faptului că prin amestecul culorilor primare rezultă griul neutru. Sistemul este utilizat la toate imprimantele. Convertirea sistemului RGB în sistemul CMYK nu este standardizată şi se află la latitudinea producătorului de imprimante.

22. Caracteristicile sitemului tricromatic RGB

Reprezentarea numerică a culorilor presupune indicarea cantităţii din fiecare culoare primară. Aceasta poate fi cuantificată prin: - valori între 0 şi 1;

- valori procentuale intre (0.100)%;

- un număr întreg în intervalul (0.255), în codificarea pe 8 bit;

- un număr întreg în intervalul (0.65535), în codificarea pe 16 bit.

23. Stocarea imaginilor digitale

Mărimea unui fişier grafic, exprimată în biţi, depinde de numărul de pixeli şi de numărul de biţi alocat fiecărui pixel al imaginii stocate. Imaginea digitală - este reprezentarea unei imagini bidimensionale sub forma unui set de valori ce alcătuiesc o matrice. În genere în memorie imaginile sunt salvate sub formă de raster (Raster graphics), iar pe un mediu extern ele sunt salvate sub o formă comprimată. O imagine este caracterizată de: • Rezoluţie (Image resolution) • Adâncimea culorii (Color depth) • Spaţiul de culoare (Color space) Rezoluţia - descrie cantitatea de informaţie pe care o imagine o înmagazinează. • PPI - Pixels per inch • DPI - Dots per inch

24. Formate grafice de stocare a imaginilor

Stocarea fişierelor grafice se poate realiza în două moduri: - tip raster - grilă : imaginea este codificată printr-o structură de date de tip rectangular, ale cărei elemente sunt reprezentate de pixeli;

- tip vector :imaginea este reprezentată prin elemente geometrice elementare de tip punct, dreaptă, curbe, poligoane etc). Calitatea imaginilor stocate în fişiere de tip raster este mai bună. Formatul SVG este larg utilizat pentru materialele postate pe internet, fiind suportat de majoritatea browserelor web. Câteva dintre formatele grafice mai des întâlnite : BMP, CDR, GIF, JPEG, JPEG 2000, PNG, SVG, TIFF

25. Definiți noțiunea de profunzime a culorii (adâncime)

Adâncimea culorii - reprezintă numărul de biţi care sunt folosiţi pentru a reprezenta culoarea unui singur pixel.

BPP - Bits per pixel: • 1-bit = 2^1 = 2 culori: imagine monocromă; • 2-biţi = 2^2 = 4 culori: imagine în tonuri de gri• 4-biţi = 2^4 = 16 culori: EGA şi VGA; • 8-biţi = 2^8 = 256 culori: VGA; SVGA; • 15-biţi = 2^15 = 32768 culori: 5 biţi pentru fiecare canal RGB; • 16-biţi = 2^16 = 65536 culori: ca şi în cazul 15-biţi, cu excepţia că pentru verde se folosesc 6 biţi.

26. Definiți și explicați noțiunea de rezoluție a unui senzor CCD

Rezoluţia este distanţa minimă dintre două puncte care mai pot fi sesizate (de sistemul optic, detector fizic sau natural) ca separate. Rezoluţia senzorului CCD nu trebuie confundată cu rezoluţia obiectivului sau a sistemului optic asociat. Rezoluţia sistemului optic trebuie corelată cu cea a sesizorului, în sensul că trebuie să fie superioară, cel puţin egală cu a acestuia. Rezoluţia senzorului este uşor de definit intuitiv. Având în vedere faptul că observarea a două puncte alăturate, unul luminos şi unul întunecat, necesită doi pixeli alăturaţi, rezultă că rezoluţia senzorului este dată de dublul lăţimii unui pixel. Rezoluţia senzorului este definită de rezoluţia pe orizontală, care este indicată în cataloage şi care constituie un parametru de proiectare a sistemelor de imagine. 27. Marimi fundamentale caracteristice sistemelor de preluare a imaginii

Proiectarea unui sistem de preluare a imaginii cu ajutorul unui sistem tehnic presupune cunoaşterea unei serii largi de parametri, dintre care cei mai importanţi sunt: - câmpul vizual, defineşte aria de pe suprafaţa obiectului care poate fi preluată de senzor. - distanţa de lucru, reprezintă abscisa obiect în raport cu obiectivul sistemului;

- profunzimea câmpului - distanţa măsurată pe adâncime a obiectului, care poate fi sesizată clar la o anumită focusare, respectiv distanţă de lucru;

- rezoluţia, - distanţa dintre cele mai apropiate două puncte care mai pot fi sesizate ca separate.

- mărimea senzorului, - aria activă optic a acestuia. Se exprimă prin dimensiunea orizontală a suprafeţei sensibile;

- mărirea primară,- raportul dintre aria senzorului şi câmpul vizual.Este o mărime derivată, care depinde de două mărimi fundamentale.

- mărirea sistemului, -raport între mărimea imaginii finale şi mărimea obiectului.

- apertura obiectivului (F-Număr sau f/#), - caracterizează cantitatea de lumină pe care este capabil sistemul să o capteze. Apertura se defineşte numeric prin raportul dintre distanţa focală a obiectivului şi diametrul util al acestuia. 28. Principiul de functionare a senzorului CCD

CCD (charged - coupled device) este un dispozitiv electronic de deplasare a sarcinii electrice de la acesta la un bloc electronic care îl transformă în semnal digital. CCD deplasează sarcina electrică din aproape în aproape, între elementele capacitive care intra în construcţia sa. Semnalul de intrare al unui CCD este lumina provenită de la un potenţial de intrare. Dispozitivul preia semnalul optic sau electric de intrare şi îl coverteşte într-un semnal electronic de ieşire. Semnalul de ieşire este procesat de alte echipamente şi/sau softuri pentru a obţine o imagine sau un alt tip de informaţie. CCD este integrat unui senzor de imagine, elementele sale fiind sensibile la radiaţia luminoasă, a carei energie spectral selectivă determină apariţia sarcinilor prin efect fotoelectric. Tranformarea semnalului luminos în semnal electric are la bază efectul fotoelectric. Efectul se manifestă atunci când un fascicul radiant cade pe o structură, iar fotonii poartă suficientă energie pentru a excita electronii din banda de valenţă a atomului, asfel încât să traverseze banda interzisă şi să ajungă în banda de conducţie. Cantitativ, procesul este direct proporţional cu intensitatea fasciculului luminos, astfel încât variaţia unei mărimi electrice într-un circuit care include materialul fotosensibil, devine o măsură a acestei intensităţi.

29. Preluarea culorii cu ajutorul senzorului CCD

Detectarea componentei spectrale a luminii se realizeză, prin mai multe soluţii practice, care principial trimit selectiv componentele RGB pe acelaşi pixel sau pe pixeli diferiţi. Cip-ul CCD lucrează prin efect fotoelectric şi nu poate face direct distincţia între frecvenţe diferite ale radiaţiei incidente. Stratul activ este sensibil la o gamă continuă de frecvenţe care cuprinde NUV - VIS - NIR, respectiv perechile gol - electron se formează sub acţiunea fotonilor care poartă energii din aceste domenii. Cea mai simplă soluţie de detectare a unei imagini în culori este utilizarea unei măşti Bayer

30. Caracteristicile senzorului CCD

Dispozitivul CCD ca element integrat sistemelor de preluare a imaginilor poate fi caracterizat prin parametrii geometrici, optici, electronici şi informatici.

caracteristici se menţionează numărul şi mărimea pixelilor, formatul optic, rezoluţia, contrastul, frecvenţa cadrelor, numărul de linii, raportul semnal/zgomot, sensibilitatea, răspunsul spectral.

31. Principiul de functionare a senzorului CMOS

Senzorul este format dintr-o matrice de pixeli, fiecare dintre aceştia conţinând un fotodetector şi un amplificator. Detectarea luminii are loc prin efect fotoelectric într-un material semiconductor. Fotonii generează acumularea electronilor la nivelul pixelului, într-o relaţie de proporţionalitate. Tehnologia CMOS este proiectată astfel încât sarcina să fie convertită în tensiune la nivelul fiecărui pixel. Senzorii CMOS sunt preferabili în aplicaţii de mare volum şi cerinţe de calitate moderate. Ex: camere de supraveghere, scanere de coduri de bare, faxuri.

32. Explicati conceptul de prelucrare a imaginilor

Din 1964 până în prezent progresele în domeniul prelucrării imaginilor au fost impresionante. În medicină, spre exemplu, metodele computerizate de prelucrare fac posibilă îmbunătăţirea contrastului sau codarea intensităţilor imaginilor monocrome în culori, pentru uşurarea interpretării radiografiilor sau a altor tipuri de imagini biomedicale. Tehnici de îmbunătăţire similare se folosesc şi pentru studiul poluării cu ajutorul imaginilor aeriene sau preluate de la sateliţi. Metode de îmbunătăţire şi restaurare se folosesc şi pentru prelucrarea imaginilor degradate ale unor obiecte irecuperabile (tablouri) sau în experimente prea costisitoare pentru a fi repetate. În fizică a devenit obişnuită folosirea calculatoarelor pentru restaurarea şi îmbunătăţirea imaginilor în experimente din domeniul plasmei de energie înaltă sau microscopiei electronice. Aplicaţii similare se întâlnesc în astronomie, biologie, medicină nucleară, criminalistică, si în domeniul controlului (mai ales a celui nedistructiv: optico-vizual, cu ultrasunete, cu lichide penetrante, cu radiaţii penetrante etc). Prelucrarea imaginilor digitale presupune folosirea unor tehnici exprimate, sub forma de algoritmi. Din această cauză, cu excepţia achiziţiei şi redării imaginilor, majoritatea celorlalte funcţii de prelucrare pot fi implementate soft. Singurele motivaţii ce justifică, în anumite aplicaţii, implementarea hard a anumitor algoritmi sunt necesitatea asigurării unei viteze mari de prelucrare sau depăşirea anumitor limitări fundamentale ale calculatoarelor. Cu toate că există încă o piaţă importantă pentru sisteme de prelucrare de imagini foarte performante, pentru aplicaţii de mare anvergură cum ar fi prelucrarea imaginilor satelitare, tendinţa de miniaturizare şi de combinare a calculatoarelor de uz general cu echipamente (plăci) specializate în prelucrarea hard a imaginilor câştigă din ce în ce mai mult teren. În particular, principalul echipament hard ce se adaugă la arhitectura clasică a PC-urilor constă într-o combinaţie de digitizor şi registru de imagine ("frame buffer"), pentru digitizarea şi stocarea temporară a imaginilor, o aşa-numită unitate de procesare aritmetică / logică utilizată pentru operaţiile de tip aritmetic şi logic în timpi comparabili cu ratele de transfer video şi unul sau mai multe registre de imagine, pentru asigurarea unui acces rapid la date în timpul prelucrării. Din punctul de vedere al programelor utilizate, pe piaţă este disponibil la ora actuală un număr semnificativ de asemenea programe de prelucrare. În combinaţie cu alte pachete de programe ele constituie un foarte util punct de plecare pentru soluţionarea unor probleme specifice de prelucrare şi optimizare de imagini.

Soluţiile obţinute prin implementare soft sunt, ulterior, transferate (portate) pe plăci specializate de prelucrare hard pentru obţinerea unei viteze superioare. Prelucrările de imagini se caracterizează prin faptul că folosesc tehnici specifice. Cu toate acestea, metode care duc la rezultate foarte bune în unele aplicaţii, sunt total inadecvate în altele. Ceea ce pun la dispoziţie hard-ul şi programele soft este un punct de pornire în dezvoltarea unor aplicaţii specifice, care necesită o muncă de cercetare şi dezvoltare în general foarte laborioasă.

34. Cuantizarea imaginilor

Pasul ulterior eşantionării în digitizarea imaginilor este cuantizarea (cuantificarea). Imaginile reale (analogice) conţin o infinitate de nuanţe de gri sau culori. Având în vedere faptul că eşantioanele imaginii sunt reprezentate după conversie folosind un număr finit de biţi, rezultă şi un număr finit de niveluri posibile. Mărimile care pot lua un număr finit de valori se numesc cuantizate, iar operaţia se numeşte cuantizare. Un cuantizor face corespondenţa intre o variabilă continuă u şi o variabilă discretă u' care ia valori dintr-un set finit de numere {r1,..., rL}. Această alocare se face în general cu o funcţie scară . Cel mai simplu şi mai uzual cuantizor este cel uniform cu ieşirea unui senzor de imagine cu valori între 0,0 şi 10,0. Cuantizarea uniformă nu asigură o reprezentare optimă, cu o eroare medie patratică minimă, decât pentru cazul particular în care nivelurile de gri au o distribuţie uniformă. În general se ia în considerare doar cuantizarea cu memorie zero, care operează la un moment dat numai asupra unui eşantion de intrare, iar valoarea de ieşire depinde numai de acel eşantion. Asemenea cuantizori sunt utili în tehnicile de codare de imagine. Operaţia de cuantizare este ireversibilă deoarece, pentru o valoare dată de ieşire, nu se poate determina în mod unic valoarea de la intrare. Din acest motiv, un cuantizor introduce distorsiuni, pe care orice metodă de proiectare trebuie să încerce să le minimizeze.

35. Tipuri de operatiuni de imbunatatire a imaginilor

Îmbunătăţirea imaginilor se referă la punerea în evidenţă a unor caracteristici ale imaginii pentru a o face mai elocventă pentru diferite tipuri de aplicaţii. Metodele de îmbunătăţire nu măresc conţinutul de informaţii, dar măresc dinamica caracteristicilor alese, pentru a putea fi observate mai uşor. Dificultatea cea mai mare constă în alegerea criteriilor de îmbunătăţire, motiv pentru care există o multitudine de tehnici empirice de îmbunătăţire, majoritatea intractive. Din punctul de vedere al algoritmilor utilizaţi pentru îmbunătăţirea imaginii, se disting patru categorii mari de tehnici de îmbunătăţire:

operaţiuni punctuale care cuprind: mărirea contrastului, atenuarea zgomotului, modelarea imaginii prin histograme;

operaţiuni spaţiale dintre care mai importante sunt: curăţarea de zgomot, filtrarea mediană, tehnica de "zooming" a imaginii;

operaţiuni de transformare a imaginilor, care cuprind: filtrarea liniară, filtrarea de tip radical sau filtrarea homomorfică

operaţiuni de pseudocolorare între care se disting tehnicile de colorare falsă şi pseudocolorare a imaginilor.