Analogie Occhio Umano e Visione artificiale

Introduzione

Fino a pochi anni fa, il controllo qualità più affidabile, efficace ed economico era il controllo visivo effettuato dall’uomo.
La natura umana infatti dispone del senso della vista: un solo occhio permette di vedere gli oggetti in due dimensioni (ovvero come su una fotografia), entrambe gli occhi permettono di percepire gli oggetti in tre dimensioni ed avere l’effetto della sfericità degli stessi.
Inoltre, abbinato agli altri sensi quali ad esempio il tatto, la capacità di distinguere un oggetto da un altro simile diventa molto più potente.
L’occhio umano è infatti uno strumento perfetto in grado di adattarsi e permettere la visione di qualsiasi figura, da vicino e da lontano, chiara o scura, lucida o opaca.
Il funzionamento di tale organo perfetto è legato ad un insieme di particolari tessuti in grado di catturare le immagini e trasferirle al cervello dove poi vengono immagazzinate e fanno parte del nostro grande patrimonio dei ricordi.

L’ occhio umano

L’occhio ha una forma sferica, nella parte anteriore risiedono i tessuti esterni e visibili, quali la cornea, la pupilla, l’iris ed il cristallino che servono per acquisire l’immagine.
Nella parte posteriore risiedono invece i recettori che trasformano l’immagine in impulsi elettrici e la inviano al cervello tramite il nervo ottico quali il vitreo, la retina, la fovea.
 

       
       

La cornea è lo strato che permette la separazione dell’organo dall’esterno e offre la protezione dai microbi e dalla polvere. Inoltre è il tessuto che principalmente convoglia le immagini al centro dell’occhio.

La pupilla è il foro formato dall’iride, la zona che contraddistingue il tipico colore dell’occhio e permette il passaggio della luce all’interno.
L’iride si allarga o restringe secondo la luminosità dell’ambiente: maggiore è la luminosità, minore è il diametro della pupilla.
Ad una immagine chiara, aggiungendo ancora luce, si manda in saturazione l’immagine e la pupilla tende a chiudersi per compensare la troppa luce.
Risultato: una sensazione di accecamento che col tempo diminuisce fino a cessare perché la reazione della pupilla non è immediata ma efficace.
Il cristallino è la lente che modula l’immagine in ingresso e la focalizza sul fondo dell’occhio. È una lente modificabile dai muscoli oftalmici che la comprimono e la rilasciano secondo la distanza dell’oggetto dall’occhio.
Un’immagine distante comporta il rilassamento dei muscoli e l’assottigliamento del cristallino.
La retina è il tessuto posto nella parte interna dell’occhio dove sono impresse le immagini. È un tessuto ricchissimo di fotorecettori, cellule in grado di immagazzinare la luce ed i colori, e ovviamente distribuiti in modo più fitto nella parte della fovea, punto di messa a fuoco dell’immagine.
L’immagine è perfetta quando in qualsiasi situazione il cristallino mette a fuoco l’oggetto sulla fovea e la pupilla ne permea la luminosità necessaria.

Analogie occhio umano – sistema di visione artificiale

In maniera simile all’occhio, la telecamera trasforma l’immagine in impulsi elettrici e li trasmette all’apparato di elaborazione.
La telecamera è composta da un diaframma una serie di lenti (zoom e fuoco) in grado di modificare l’immagine e direzionarla sul corpo telecamera (tecnicamente chiamato CCD).
Il diaframma funziona come la pupilla, ovvero permette il passaggio di più o meno luce per aumentare o diminuire di luminosità l’immagine.
La lente di fuoco permette di centrare il fuoco dell’immagine sul CCD ovvero la fovea dell’occhio: con fuoco non in centro al CCD, l’oggetto visualizzato risulta con i contorni non definiti.
La lente di zoom determina la quantità di zona visibile, con zoom basso si vede un’area molto grande e quindi il pezzo risulta molto piccolo rispetto ad un zoom alto in cui il pezzo è invece molto grande.
 

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