Snimanje videa u mrklom mraku – konačno!

Mar 29, 2010 by Glyc    1 komentar     kategorija: Video

Kakve veze imaju snimanje u mraku i kravlji drek? Odgovor na pitanje slijedi u članku.

Jedna od stvari koje videografima piju živce je upravo snimanje u slabim svjetlosnim uvjetima, rekli bismo “u mraku”. Šum koji nastaje kao posljedica kompenzacije izgleda odurno i snimku čini neupotrebljivom. Švedska tvrtka Nocturnal Vision odlučila je riješiti taj problem, a inspiraciju su potražili u očima insekata poput govnovalje i male tropske pčelice zvane Megalopta genalis, stvorenja vrlo aktivnih noću. Način na koji oči tih kukaca analiziraju sliku pokazao se odličnim za primjenu u tehnologiji senzora i algoritama koji snimljene slike obrađuju – istraživanje vode profesori Henrik Malm i Magnus Oskarsson, sa švedskog sveučilišta Lund.

Kukci poput govnovalje imaju složene oči, s mnogo malih leća koje sliku projiciraju na mrežu fotoosjetljivih receptora. Očekivalo bi se da takve malene leće i veličina oka uzrokuju lošiji noćni vid od onog koji naše, veće, oko posjeduje. Problem se može riješiti na dva načina – dužim upijanjem slabog svjetla (poput duže ekspozicije), što otežava otkrivanje kretanja ili spajanjem slike sa susjednih leća u jednu, što otežava definiciju detalja. Kvaka je u tome da su insekti u stanju napraviti kompromis između te dvije metode i koristiti ih u kombinaciji.

Senzori rade bolje s mnogo svjetla, no ljudi žele snimati i fotkati u mraku ili pri vrlo slabom svjetlu nekog partya, spavaće sobe, koncerta, ulice noću i sl. Kamera može pojačati signal i pokazati što je na snimci, međutim uz signal se pojačava i šum. Kako bi doskočili tom natezanju oko kuruze na videu u Nocturnal Visionu su se poslužili gorenavedenim procesom zvanim “prostorno-vremenska sumacija”. Ukratko, pojedinačno se analizira što se događa u kadru snimljene sličice (prostorna komponenta) i što se događa u prijelazu s jedne na drugu sličicu (vremenska komponenta).

Dobiveni rezultat vodi proces uklanjanja šuma na sljedeći način – čovjek prođe ispred kamere, algoritam zabilježi njegovo kretanje i prati što se događa s pojedinim pikselima. Ukoliko se neki piksel mijenja iz tamnog u svijetlo zbog nasumičnih fluktuacija, radi se o šumu, koji se odmah otklanja. Ako je promjena svjetline konstantna i algoritam “zaključi” da do toga dolazi zbog samog pokreta čovjeka, radi se o normalnoj promjeni koju treba sačuvati.

Primjena NV tehnologije očekuje se na područjima consumer level kamera, mobitela, nadzornih kamera i vjerojatno u vojsci. Tvrtka trenutno rješava financijsku situaciju za nastavak razvoja i pregovara sa Sony Ericssonom. Najveći problem s kojim se susreću je računalna snaga koja je potrebna za glatko izvođenje u realnom vremenu. Kako se zapravo radi o čistoj matematičkoj analizi promjena u kadru kroz hrpetinu sličica u sekundi, real-time obrada ima delay od otprilike 6 sekundi prije nego se ugledaju prvi, potpuno obrađeni, frejmovi. Trenutne mogućnosti su 5 fps-a pri 640 x 400 piksela, što je još daleko od onoga što koriste današnje kamere.

Dobra je vijest to da NV tehnologija dodatnu snagu može potražiti u procesoru s grafičkih kartica (trenutno se u te svrhe koristi Nvidia GForce 880GTX) jer je dobro prilagođena paralelnom procesiranju, što daje nadu da će se uz dodatne modifikacije jednog dana moći snimati i pri 30 fps.

Prostora za poboljšanje, na sreću, ima još mnogo. Daljnjim istraživanjem otkrivena je još jedna fascinatna sposobnost oka u insekata, koja bi se također mogla primjeniti kao dio postojećeg algoritma. Čini se da svaki dio njihovog oka može raditi nezavisno i istovremeno, pa se tako jedan dio kadra može upijati duže, dok se preko drugog istovremeno samo preleti – npr. par fotoreceptora kroz duže vrijeme upija detalje nepomičnog cvijeta koji je izvor hrane, dok drugi dio oka istovremeno povezuje više fotoreceptora kako bi bacili brzi pogled na sjene i otkrili kretanje prikrivenog neprijatelja. Proces je nazvan “lokalno prilagodljivo prostorno-vremensko izglađivanje”. Iako zvuči kao nešto iz Star Treka, sam princip mogao bi nam pružiti fenomenalne rezultate. Evo i zašto.

Nocturnal Vision ne samo da uklanja šum već se automatski prilagođava i većim promjenama intenziteta svjetlosti u različitim dijelovima kadra – detalji u tamnijim područjima ostaju vidljivi i kad u drugi dio kadra uđe jači izvor svjetlosti, što znači da cijeli kadar ne postaje preplavljen blještavom bjelinom. Zvuči poznato? Trebalo bi, jer radi se o istom problemu s kojim se susrećete pri noćnoj vožnji.

Upravo je to razlog zašto je za Nocturnal Vision zainteresirana Toyota, koja je kupila prava za korištenje ove tehnologiju u autoindustriji. Toyotin udio u patentu pokriva sva tržišta osim Kine, bez vremenskog ograničenja. Cilj im je razviti tehnologiju za sigurnu noćnu vožnju, koja bi se automatski prilagođavala svjetlosnim uvjetima i eliminirala probleme s praćenjem ostalih predmeta i vozila na cesti kad iz suprotnog smjera naiđe drugi auto i zaslijepi vozača.

Razina svjetla noću je oko milijardu puta niža od one danju, pa ni postojeće tehnologije, poput infracrvenog svjetla, nisu svemoguće. Glavni nedostatak im je što su monokromatske. Dva objekta u noći, iste svjetline, teško je ili nemoguće razlučiti jedan od drugoga, ako je snimka monokromatska. No, što ako se radi o crvenoj jakni pješaka koji se kreće uz cestu? Nocturnal Vision tehnologija trebala bi uskočiti upravo ovdje.

Tko bi rekao da će vam mališa koji kotrlja drek jednog dana potencijalno spasiti život.

Izvori:
news.cnet.com
nocturnalvision.se
newscientist.com

Našli ste članak preko pojmova:

• snimanje videa
• snimanje u mraku
• kamera koja snima u mraku
• mobitel kao nadzorna kamera
• kamera za snimanje u mraku
• kamere za snimanje u mraku
• oči pčele i kukca
• snimanje seksa u mraku
• snimanje u slabim uvjetima
• snimanje na slabom svijetlu

Ostavi komentar!