Что может и не может компьютерное зрение

Рада новой встрече с вами, дорогие друзья! Кто из нас не испытывал таких неприятных ощущений как «песок» в глазах, а потом и жжение, боли. Глаза устают, острота зрения снижается, и часто мы связываем это с влиянием компьютера.

Насколько реальны эти опасения, чем именно вредно длительное сидение за монитором? И что можно сделать, чтобы избежать патологических последствий? Речь сегодня пойдет именно об этом.

Согласитетсь, компьютеры стали неотъемлемым атрибутом современной жизни. За какие-то два десятка лет они стремительно заполнили мир, их количество растет в геометрической прогрессии. Для многих они — рабочий инструмент, дома с его помощью ищем нужную информацию, общаемся с близкими и друзьям. Есть немало семей, где компьютеров несколько, они и дома становятся поистине персональными.

Даже для ребенка монитор стал нередко заменять телевизор. Ведь тут и мультфильмы, и детские передачи, и увлекательные игры. И все бы ничего, когда родители контролируют процесс, дозируют время общения своего чада с этой современной техникой. Но порой малыши «заигрываются», что негативно влияет и на их осанку, и на нервную систему, и на зрение.

Врачи-офтальмологи бьют тревогу, поскольку проблема набирает остроту во всем мире. Технический прогресс идет слишком быстро, наши организмы не успевают к нему должным образом адаптироваться, в том числе, и органы зрения. Пока врачи спорят, насколько серьезно влияние всевозможных технических новаций на зрение, мы сами его реально ощущаем.

Усталость, резь в глазах, мелькание «мушек» и прочие симптомы преследуют практически всех, кто проводит за монитором несколько часов в день.

Влияет ли компьютер на зрение, вопрос, похоже, риторический. Практика показывает, что главное — не злоупотреблять, не допускать избыточной нагрузки на глаза.

Статья в тему:

Что касается ультрафиолетового излучения монитора, то по этому поводу были проведены специальные исследования. Лаборатории ряда стран Европы и США занимались подобными экспериментами и пришли к выводу, что альфа-лучи, исходящие от компьютерного монитора, гораздо менее интенсивны, чем лампы дневного света или экран телевизора.

Для «среднестатистического» человека они не представляют опасности. Опять же, при соблюдении ряда правил, о которых скажем ниже. Но людям с проблемами зрения и этих обычных мер предосторожности будет мало, придется советоваться с врачом и предпринимать меры защиты, а при необходимости, и лечения.

От чего может портится зрение?

Чтобы ответить на вопрос, вынесенный в подзаголовок, предлагаю посмотреть видео.

Что такое «компьютерный зрительный синдром»?

Много копий сломано по поводу влияния компьютера на подростка, особенно увлекающегося онлайн-играми. С одной стороны, они развивают реакцию, в том числе, зрительную. С другой, когда игры продолжаются по несколько часов подряд, это априори не может не отразиться на состоянии глаз.

Но и взрослые часто доводят себя до изнурения за теми же играми, общением в социальных сетях, а для кого-то интернет — место постоянной работы, источник получения пассивного дохода. Для них такой диагноз как «компьютерный зрительный синдром» становится реальностью.

Каковы его самые распространенные симптомы?

• В глазах в процессе работы появляется жжение, сухость, болевые ощущения;
• Белки краснеют, кровеносные сосуды становятся воспаленными, яркими;
• Возникает явление временной близорукости, то есть зрение ухудшается, когда отводим глаза от монитора;
• Ночное зрение тоже снижается;
• В период работы и после ее окончания часто болит голова;
• Болевые ощущения в плечах, шее, спине.

У одного человека подобные симптомы появляются спустя два часа работы, у других — через 5-6 часов, это индивидуальные реакции. После полного рабочего дня за монитором, даже с соблюдением мер профилактики, хотя бы часть неприятных показателей присутствует у всех офисных работников.

В первую очередь эти проблемы обусловлены особенностями восприятия изображения на мониторе. Компьютерные тексты и рисунки, фото создаются из маленьких точек, объединенных в цельные объекты. Чтобы сфокусироваться, сохранить восприятие их как единого целого, глазам приходится проделывать серьезную работу. Напрягаются они при этом значительно больше, чем при чтении обычного книжного текста.

Еще сложнее происходит аккомодация, то есть процесс сосредоточения на конкретных объектах, у людей в возрасте после 40 лет. Либо страдающих какими-либо нарушениями функций зрительных органов, такими как астигматизм, дальнозоркость, близорукость.

Как организовать рабочее место, чтобы защитить глаза

Чтобы комп не нанес зрению непоправимый удар, важно грамотно обустроить рабочее место и соблюдать режим труда и отдыха. Основные правила просты, их соблюдение не требует особого труда.

• Установите компьютер ровно, прямо перед собой. Оптимальное расстояние от пользователя до экрана составляет примерно 50-70 см, то есть вытянутая рука;
• Нагрузка на функционал фокусировки будет минимальной, если смотреть на экран сверху вниз, но под небольшим углом (15-20 градусов). То есть, на уровне глаз должен быть верхний край экрана, а не его центр;
• Защищайте экран от бликов света. Интенсивность освещения не должна быть слишком сильной. Если нет возможности приглушить свет в помещении, используйте специальные козырьки над экраном;
• Подберите оптимальные настройки яркости и контрастности экрана, размер шрифта и иные параметры работы;
• Сидите ровно, руки расположите параллельно полу, отрегулируйте высоту кресла;
• Каждые 20 минут ненадолго отрывайтесь от экрана, переводите взгляд на отдаленные предметы, просто поворачивайте голову;
• Раз в час минут на 10 вставайте из-за стола, делайте небольшой перерыв, лучше с упражнениями для кровообращения и для глаз;
• Чаще моргайте, чтобы не допустить высыхания роговицы;
• Используйте специальные очки, защищающие зрение от компьютерного излучения.

Еще больше информации как организовать домашний офис дома можно прочитать в статье «Преимущества работы в домашнем офисе». Помимо этого, важно правильное дыхание. Сосредотачиваясь на чем-то интересном или просто важном, человек инстинктивно задерживает дыхание. А это автоматически ведет к напряжению мышц, включая глазные. Отсюда и головная боль, и чувство напряжения в спине и шее, и боль в глазах.

Чтобы добиться расслабления, надо постараться контролировать дыхание: чем ровнее, тем лучше.

Чтобы яркость монитора не снижалась от воздействия вредных факторов среды, надо его протирать специальным раствором с антисептическим и антистатическим эффектом. Сам монитор выбирайте, посоветовавшись со специалистом. Лучше, если это будет вариант с маркировкой LR (Low Radiation), то есть с минимальным вредным излучением.

Обратите внимание на другие важные параметры такие как частота развертки (не меньше 70 герц) и зерно изображения (не больше 0,25-0,28).

Профилактические меры для сохранения зрения

Давайте кратко я перечислю основные профилактические меры, которые можно применять в домашних условиях. Они не требует наличия много времени, а результат не заставит вас ждать.

Итак, что же можно нам делать:

1.Гимнастика. Самое полезное, что мы можем сделать для своих глаз — это регулярные упражнения для укрепления глазных мышц и повышения остроты зрения.

В видео рассказывают про некоторые из них.

Также вы можете воспользоваться вот этим сервисом и позаниматься гимнастикой для глаз прямо перед монитором компьютера. Такие упражнения сможет сделать даже очень занятой человек, имея всего пару минут свободного времени или в перерыве между работой.

2. Массаж определенных точек, отвечающих за эту функцию организма.

3. Лекарственные препараты целевого назначения, витамины и БАДы, которые тоже дают неплохой эффект.

4. Средства народной медицины.

5. Элементы питания. Многим известно, что зрение неплохо поддерживает каротин, содержащийся в моркови, а также полезные компоненты черники, ряда других природных «целителей».

Обо всех этих способах мы подробнее расскажем в следующих статьях. Так что подписывайтесь, чтобы не пропустить выход такого полезного и ценного материала.

Итак, хорошее зрение и компьютер — вещи вполне совместимые, но лишь при условии соблюдения мер безопасности, охраны труда.

Берегите глаза, любите себя!

Читайте наш блог и советуйте его друзьям и коллегам. На этом у меня все, до новых встреч!

Влияние компьютера на зрение

Если у вас возник вопрос «Портиться ли зрение от компьютера?», то ответ на него, к сожалению, да. С распространением в современном мире персональных компьютеров (ПК), мониторов, телевизоров, планшетов, смартфонов и прочих гаджетов офтальмологи напрямую связывают падение остроты зрения у активных пользователей такой техники. В 1998 году Американская ассоциация офтальмологов ввела новый термин в медицину, который отображает негативное влияние ПК на глаза человека – компьютерный зрительный синдром (КЗС).

Причины КЗС

Итак, почему от компьютера портится зрение и как ПК влияет на этот физиологический процесс? Существует очень много мифов и неподтвержденных фактов о влиянии компьютера на зрение человека. Одним из таких является негативное влияние излучения (электромагнитное, радиочастотное, гамма-излучение, ультрафиолетовое и пр.). Одни научные источники подтверждают, что современные мониторы не производят описанные виды излучения, тем не менее имеются и данные, которые связывают работу с ПК с увеличением частоты самопроизвольных абортов у женщин, учащением кожных заболеваний лица и других патологий. Такая разница во мнениях, в первую очередь, связана с недостаточной изученностью излечения от мониторов и его воздействия на организм человека.

Но есть одна хорошо изученная причина падения остроты зрения у людей, работающих с компьютерами – это качественная разница между изображением на мониторе и в реальной жизни. Картинка на экране электронного гаджета самосветящаяся, а не отраженная в свете, она менее контрастная, состоит из множества отдельных точек (пикселей), мерцает и не имеет четких контуров. Зрительный анализатор же в процессе эволюции приспособился к восприятию объектов в отраженном свете, которые не имеют вышеописанных характеристик.

Фокусировать и удерживать взгляд на таком изображении нашим глазам намного сложнее, что приводит к перенапряжению мышечного аппарата, спазму аккомодационного механизма и связанных с этим дальнейшим нарушениям физиологии зрительного анализатора.

И также развитие компьютерного зрительного синдрома связывают с неправильной организацией рабочего места, а именно:

• неправильное расположение человека по отношению к экрану ПК;
• нерациональное расположение мониторов по отношению к источникам естественного и искусственного освещения в помещении (наличие бликов на экране);
• нарушение оптимальных параметром освещенности помещения (слишком яркий или тусклый свет);
• неправильная настройка таких параметров компьютера, как цветопередача, яркость, контрастность, размер шрифта, цвет фона и пр.;
• необходимость часто переводить взгляд с экрана на клавиатуру либо бумажные документы.

Повышают риск ухудшения зрения наличие у пользователя ПК других офтальмологических проблем, например, синдром сухого глаза, когда вырабатывается мало слезной жидкости из-за чего разрушается защитная слезная пленка на глазном яблоке. И также большое значение имеет уменьшение количества морганий при взгляде на монитор. Если человек в обычных условиях моргает в среднем 18 раз в минуту, то пользователь ПК во время работы осуществляет только 4 моргательных движения.

Уменьшения частоты развития КЗС наблюдается у тех пользователей ПК, у которых рабочее место организовано таким образом, что угол взора имеет величину больше 14º.

Таким образом, сохранить зрение, работая за компьютером, поможет правильное обустройство рабочего места и соблюдение основных правил эргономики.

На какие симптомы следует обратить внимание

Компьютерный зрительный синдром проявляется следующими симптомами:

• у пользователя садится зрение, то есть падает его острота;
• время от времени возникает затуманивание или нечеткость зрения;
• человек начинает ощущать проблемы при переводе взгляда с близких предметов вдаль и наоборот, так как страдает аккомодационный аппарат глаза;
• развивается диплопия (двоение предметов);
• появляются «мурашки», различные точки и плавающие соринки в глазах;
• глаза становятся гиперчувствительными к свету, человек предпочитает находиться в полумраке или полной темноте;
• быстро развивается зрительная усталость (астенопия);
• снижается общая работоспособность;
• появляются регулярные головные боли, боль в глазных яблоках, особенно при движениях;
• беспокоит ощущение жжения, «песка» в глазах, рези и сухости;
• наблюдают покраснение глазных яблок, появление видимых сосудов, слезотечение.

Все эти симптомы не являются специфическими именно для компьютерного зрительного синдрома, но если принять во внимание постоянное времяпрепровождение пациента за монитором компьютера, то никаких дополнительных тестов для дополнительной проверки и диагностики делать, скорее всего, не нужно, так как диагноз и так будет очевиден.

Какие осложнения могут возникнуть?

Одним из возможных осложнений КЗС является развитие точечного поверхностного кератита, но при назначении соответствующего лечение данная патология хорошо поддается терапии и не вызывает никаких негативных последствий для зрения.

Существуют также данные, что КЗС может вызывать нарушение аккомодации или ее спазм.

Тем не менее несмотря на все разнообразие симптомов, нет научных данных, что компьютерный зрительный синдром способен вызвать серьезные нарушения в работе зрительного анализатора.

Как не испортить зрение, работая за компьютером?

Что же делать, чтобы не потерять острое зрение, если ваша работа связана с длительным пребыванием за экраном ПК? Рассмотрим несколько простых, но эффективных решений проблемы.

Шаг 1. Проверка зрения

Такой подход к проблеме необходим абсолютно каждому человеку, а не только пользователю ПК. Посещать офтальмолога для профилактического осмотра нужно не реже одного раза в год, а если есть какие-то проблемы со зрительным анализатором, то частота визитов должна составлять минимум раз в полгода. После опроса, осмотра и стандартного алгоритма первичного обследования, врач сможет поставить диагноз, а также назначить необходимые диагностические мероприятия для его уточнения.

Шаг 2. Используем правильное и хорошее освещение

Для адекватной работы без перенапряжения глаз необходимо, чтобы свет в помещении был примерно в два раза ярче, нежели освещение экрана. Снизить интенсивность света в комнате можно с помощью штор или жалюзи, также можно откорректировать свет путем замены лампочек нужной яркости. Важным нюансом является и расположение монитора относительно окон. Нежелательно, чтобы экран был перед окном или сразу позади него, если есть возможность, поставить его нужно в боковом освещении.

Шаг 3. Модернизация монитора ПК

Чем современнее дисплей вашего компьютера, тем менее негативно он влияет на зрительный аппарат. Например, старые ЭЛТ-дисплеи мерцали с высокой частотой, что еще больше усугубляло ситуацию, в современных жидкокристаллических моделях этот негативный фактор ликвидирован полностью. Выбирая новый монитор, обратите внимание на расширение экрана (чем выше, тем лучше), на частоту обновления изображения, на размер самого монитора (не меньше 19 дюймов).

Шаг 4. Избавиться от бликов на экране

Постоянные блики света на мониторе, которые отражаются от глянцевых поверхностей мебели, окон и прочих предметов интерьера, негативно сказываются на состоянии глаз и приводят к их быстрой утомляемости. Чтобы минимизировать такое влияние, нужно правильно расположить ПК, чтобы на рабочее место не попадал прямой или отраженный свет.

Шаг 5. Настройка параметров монитора

Правильная регулировка таких параметром монитора, как яркость, цветопередача, контрастность и размер шрифта помогут уменьшить негативное влияние ПК на глаза и восстановить зрение.

Шаг 6. Частое моргание

Как уже было сказано, человек, работая за компьютером, моргает в 3 раза реже. Это приводит к разрушению защитной слезной пленки, раздражению и повреждению конъюнктивы глаза. Таким образом, нужно помнить, что вы должны моргать чаще, нежели возникает сам рефлекс. Но если все же возникают симптомы сухости в глазах, жжения, ощущения песка, можно и нужно воспользоваться специальными увлажняющими каплями, которые по составу идентичны натуральной слезе. Особо актуальной эта рекомендация является для пользователей контактных линз, так как они находятся в группе риска развития синдрома сухого глаза.

Шаг 7. Упражнения для глаз

Работая за компьютером, вы постоянно фокусируете взгляд на близком расстоянии. Это приводит к перенапряжению глазодвигательных мышц и вытекающих последствий. Есть очень простое и эффективное «правило 20–20–20», которое звучит так: каждые 20 минут работы нужно сделать 20-ти секундный перерыв и перевести взгляд на 20 футов вперед. Таким образом вы переведете фокус в точку самого комфортного для человека видения (вдаль на 5–6 метров) и дадите отдохнуть своим глазным мышцам. И также можно подобрать для себя любой другой комплекс гимнастики для глаз и выполнять эти упражнения как можно чаще и регулярно.

Шаг. 8. Правильно обустройство рабочего места

Как уже было сказано, здесь самое важное – это соблюдение безопасного угла взора на монитор. Но не стоит забывать и об остальных эргонометрических параметрах.

Шаг 9. Очки и линзы

Если у вас возникла необходимость пользоваться очками или контактными линзами в виду проблем со зрением, то важно, чтобы подобрал их специалист после полного обследования. Самостоятельные попытки сделать это могут только усугубить ситуацию. И также вы можете приобрести специальные защитные очки для работы с ПК, которые оптимизирующими спектр света, излучаемый монитором.

Делая заключение, нужно отметить, что все-таки компьютер влияет на зрение и, к сожалению, это не миф. На сегодняшний день специалисты еще не разобрались до конца, почему так происходит и что делать, если падает зрение от компьютера. Но одно точно известно: ПК уже являются неотъемлемой частью жизни почти каждого человека, и в меру развития такой техники будет активно изучаться и проблема зрения и компьютера, что, несомненно, приведет к поиску ее решения и позволит наслаждаться всеми преимуществами современной жизни без ущерба для глаз человека.

Влияние компьютера на зрение человека

Компьютер и зрение

Влияние компьютера на зрение человека связано с особенностями восприятия неестественного для наших глаз изображения.

Картинка на мониторе состоит из пикселей – отдельных мерцающих и светящихся точек, не имеющих четких границ, — из-за чего она менее контрастна, чем печатная.

Глаза вынуждены напрягаться, постоянно менять положение хрусталика, чтобы сохранить целостное видение объектов на экране. Мерцание изображения приводит к перегрузке зрительного тракта и редкому морганию, что нередко вызывает синдром «сухого глаза».

Еще одно отклонение в работе зрительного органа называется спазмом аккомодации — способности хорошо различать предметы на разных расстояниях. В норме при фокусировке взгляда на объектах разной удаленности глазная мышца, контролирующая хрусталик, расслабляется и напрягается.

При работе на близком расстоянии к монитору возникает патологическое напряжение цилиарной мышцы и предпосылки для формирования близорукости.

Как правильно работать за компьютером для зрения

Постоянное переключение зрения с монитора на клавиатуру и обратно.

Зрительная усталость зачастую бывает вызвана необходимостью переводить взгляд с экрана на клавиатуру, печатные тексты. Эти предметы обладают разной контрастностью, яркостью и неодинаково освещены, что утомляет глаза и ухудшает зрение.

Располагайте рабочие материалы ближе к экрану, освойте десятипальцевый метод печати, чтобы не делать лишних движений глазами.

Неправильные настройки монитора

Если правильно «подогнать» под себя параметры настроек экрана, можно значительно снизить риск переутомления глаз.

Подберите оптимальное соотношение яркости дисплея и освещения вокруг монитора. Выставите комфортный уровень контрастности, цветовой температуры, разрешения и частоты обновления. Изменение дистанции просмотра так же сделает пребывание у компьютера более безопасным.

Неправильная организация рабочего места

Хорошо организованное рабочее место так же влияет на здоровье глаз. Монитор следует располагать в углу комнаты, задней панелью к стене. Освещение должно быть комфортным, не слишком ярким, чтобы не возникали блики на поверхности экрана. Оптимальное расстояние до компьютера — 45-70 см.

Отсутствие перерывов в работе

Длительное нахождение в одной позе, зрительное напряжение чревато проблемами со зрением и позвоночником. Не забывайте отдыхать от работы в течение 10-15 минут каждый час: поморгайте глазами, вращайте глазными яблоками в разные стороны, переводите взгляд с близкого предмета на далекий. Подробнее здесь: «Упражнения для снятия напряжения в шее и в глазах»

Симптомы негативного воздействия компьютера на зрение

В 1998 г. ученые из США ввели термин «компьютерный зрительный синдром». Это понятие обозначает расстройство зрения, вызванное влиянием компьютера на зрение человека. По данным исследователей, синдром возникает каждый день у 40% пользователей и время от времени — у 92%. Выделяются следующие признаки синдрома:

• Жжение и ощущение «песка» в глазах
• Покраснение конъюнктивы
• Помутнение зрения
• Двоение в глазах
• Головные боли
• Сухость глаз
• Боли в шее и спине

Влияние компьютера на зрение школьника

Перечисленные симптомы характерны не только для взрослых.

Дети так же испытывают отрицательное воздействие длительного сидения у монитора, если не соблюдают зрительный режим. Нагрузка на зрение может привести к близорукости, так как оптический аппарат школьников находится на стадии формирования и чувствителен к сильному напряжению. Нервная система ребенка слишком слаба, чтобы регулировать процесс возбуждения, и он может не заметить первые признаки переутомления. Поэтому в младших и средних классах ребенка не стоит оставлять с экраном один на один. Родителям следует постепенно прививать полезные привычки в работе за компьютером.

Общие рекомендации

Компьютер стал уже неотъемлемой частью жизни современного общества. Портится ли зрение от компьютера? Ответ на вопрос зависит от конкретного пользователя, ведь соблюдая несложные рекомендации, можно избежать негативных последствий для зрения:

• Посещайте офтальмолога и не занимайтесь самолечением.
• По возможности сократите время, проведенное за монитором.
• Используйте искусственную слезу.
• Надевайте для работы специальные компьютерные очки.
• Выполняйтегимнастику для глаз.

Понравилось? Поделитесь в социальных сетях!

Как это работает? Компьютерное зрение

Способность видеть, то есть воспринимать информацию об окружающем мире с помощью органов зрения, — одно из важных свойств человека. Посмотрев на картинку, мы, почти не задумываясь, можем сказать, что на ней изображено. Мы различаем отдельные предметы: дом, дерево или гору. Мы понимаем, какой из предметов находится ближе к нам, а какой — дальше. Мы осознаём, что крыша домика — красная, а листья на дереве — зелёные. Наконец, мы можем с уверенностью заявить, что наша картинка — это пейзаж, а не портрет или натюрморт. Все эти выводы мы делаем за считанные секунды.

Компьютеры справляются со многими задачами гораздо лучше, чем человек. Например, они гораздо быстрей считают. Однако такое, казалось бы, несложное задание, как найти на картинке дом или гору, может поставить машину в тупик. Почему так происходит?

Человек учится распознавать — то есть находить и отличать от других — объекты всю жизнь. Он видел дома, деревья и горы бессчётное количество раз: как в действительности, так и на картинах, фотографиях и в кино. Он помнит, как выглядят те или иные предметы в разных ракурсах и при разном освещении.

Машины создавались для того, чтобы работать с числами. Необходимость наделить их зрением возникла относительно недавно. Распознавание номерных знаков автомобилей, чтение штрихкодов на товарах в супермаркете, анализ записей с камер наблюдения, поиск лиц на фото, создание роботов, умеющих находить (и обходить) препятствия, — всё это задачи, которые требуют от компьютера способности «видеть» и интерпретировать увиденное. Набор методов, позволяющих обучить машину извлекать информацию из изображения — будь то картинка или видеозапись, — называется компьютерным зрением.

Как учится компьютер
Чтобы компьютер находил на изображениях, скажем, домики, нужно его этому научить. Для этого необходимо составить обучающую выборку. В нашем случае это будет коллекция картинок. Она, во-первых, должна быть достаточно большой (невозможно научить чему-то на двух-трёх примерах), во-вторых — репрезентативной (необходимо, чтобы она отражала природу данных, с которыми мы работаем), а в-третьих, должна содержать как положительные («на этой картинке есть домик»), так и отрицательные («на этой картинке нет домика») примеры.

После того как мы составили выборку, в дело вступает машинное обучение. В ходе обучения компьютер анализирует изображения из выборки, определяет, какие признаки и комбинации признаков указывают на то, что на картинке — домик, и просчитывает их значимость. Если обучение прошло успешно (чтобы удостовериться в этом, проводятся проверки), то машина может применять полученные знания «на практике» — то есть находить домики на любых картинках.

Анализ изображения
Человеку ничего не стоит выделить на картинке важное и неважное. Компьютеру это сделать гораздо сложнее. В отличие от человека, он оперирует не образами, а числами. Для компьютера изображение — это набор пикселей, у каждого из которых есть своё значение яркости или цвета. Чтобы машина смогла получить представление о содержимом картинки, изображение обрабатывают с помощью специальных алгоритмов.

Сначала на картинке выявляют потенциально значимые места — то есть предполагаемые объекты или их границы. Это можно сделать несколькими способами. Рассмотрим, к примеру, алгоритм Difference of Gaussians (DoG, разность гауссиан). Он подразумевает, что исходную картинку несколько раз подвергают размытию по Гауссу, каждый раз используя разный радиус размытия. Затем результаты сравнивают друг с другом. Этот способ позволяет выявить на изображении наиболее контрастные фрагменты — к примеру, яркие пятна или изломы линий.

После того как значимые места найдены, их описывают в числах. Запись фрагмента картинки в числовом виде называется дескриптором. С помощью дескрипторов можно быстро, полно и точно сравнить фрагменты изображения, не используя сами фрагменты. Существуют разные алгоритмы получения дескрипторов — например, SIFT, SURF, HOG и многие другие.

Поскольку дескриптор — это числовое описание данных, то сравнение изображений — одна из важнейших задач в компьютерном зрении — сводится к сравнению чисел. Дескрипторы выражены довольно большими числами, поэтому их сравнение может требовать заметных вычислительных ресурсов. Чтобы ускорить вычисления, дескрипторы распределяют по группам, или кластерам. В один и тот же кластер попадают похожие дескрипторы с разных изображений. Операция распределения дескрипторов по кластерам называется кластеризацией.

После кластеризации данный дескриптор изображения сам по себе можно не рассматривать; важным становится лишь номер кластера с дескрипторами, наиболее похожими на данный. Переход от дескриптора к номеру кластера называется квантованием, а сам номер кластера — квантованным дескриптором. Квантование существенно сокращает объём данных, которые нужно обработать компьютеру.

Опираясь на квантованные дескрипторы, компьютер выполняет такие задачи, как распознавание объектов и сравнение изображений. В случае с распознаванием квантованные дескрипторы используются для обучения классификатора — алгоритма, который отделяет изображения «с домиком» от изображений «без домика». В случае со сравнением картинок компьютер сопоставляет наборы квантованных дескрипторов с разных изображений и делает вывод о том, насколько похожи эти изображения или их отдельные фрагменты. Такое сравнение лежит в основе поиска дубликатов и поиска по загруженной картинке.

Это лишь один подход к анализу изображения, поясняющий, как компьютер «видит» предметы. Существуют и другие подходы. Так, для распознавания изображений всё чаще применяются нейронные сети. Они позволяют выводить важные для классификации признаки изображения непосредственно в процессе обучения. Свои методы работы с изображением используются и в узких, специфических областях — например, при чтении штрихкодов.

Где используется компьютерное зрение
В умении распознавать человек, однако, пока оставляет компьютер далеко позади. Машина преуспела лишь в определённых задачах — например, в распознавании номеров или машинописного текста. Успешно распознавать разнородные объекты и произвольные сцены (разумеется, в условиях реальной жизни, а не лаборатории) компьютеру всё ещё очень трудно. Поэтому когда мы вводим в поисковую строку в Яндекс.Картинках слова «карбюратор» или «танцующие дети», система анализирует не сами изображения, а преимущественно текст, который их сопровождает.

Тем не менее, в ряде случаев компьютерное зрение может выступать серьёзным подспорьем. Один из таких случаев — это работа с лицами. Рассмотрим две связанные друг с другом, но разные по смыслу задачи: детектирование и распознавание.

Часто бывает достаточно просто найти (то есть детектировать) лицо на фотографии, не определяя, кому оно принадлежит. Так работает фильтр «Лица» в Яндекс.Картинках. Например, по запросу [формула-1] будут найдены главным образом фотографии гоночных болидов. Если же уточнить, что нас интересуют лица, Яндекс.Картинки покажут фотографии гонщиков.

В иных ситуациях нужно не только отыскать лицо, но и узнать по нему человека («Это — Вася»). Такая функция есть в Яндекс.Фотках (скоро она станет доступна и в новом интерфейсе Фоток). При распознавании система берёт за образец уже размеченные фотографии с человеком, поэтому область поиска сильно сужается. Имея десять фотографий, на которых уже отмечен Вася, узнать его на одиннадцатом снимке будет несложно. Если Вася не хочет, чтобы его знали в лицо, он может запретить отмечать себя на фото.

Одна из самых перспективных сфер применения компьютерного зрения — дополненная реальность. Так называют технологию, которая предусматривает наложение виртуальных элементов (например, текстовых подсказок) на картину реального мира. Примером могут быть, например, мобильные приложения, которые позволяют получить информацию о доме, направив на него камеру телефона или планшета. Дополненная реальность уже применяется в программах, сервисах и устройствах, но пока находится только в начале пути.

Портятся ли глаза при работе за компьютером? Как сохранить зрение?

Несколько десятилетий известно, что компьютер оказывает негативное воздействие на зрение и здоровье глаз в целом.

В данной статье рассмотрим вопрос, в чем же заключается пагубный эффект и как его вовремя устранить.

Вредит ли компьютер зрению?

На тему того, вредит ли компьютер зрению, много лет ходят споры, даже несмотря на то, что жизнь без него уже плохо представляется.

Утверждение о том, что компьютерное излучение вредно, отчасти верно, отчасти — нет.

Сейчас же во всех домах и офисах жидкокристаллические мониторы, которые ничего опасного не излучают.

Но ухудшение зрения связано не только с излучением.

Причины, по которым монитор может портить зрение

Стремительная потеря четкого видения может быть вызвана несколькими причинами:

1. Не настроена яркость и контрастность монитора.
   Чем четче картинки, удобнее шрифт, качественнее оформление текста, тем меньшую работу совершает глаз для восприятия информации.
   Разрешение экрана должно совпадать с техническими характеристиками монитора, тогда и изображение будет легко восприниматься.
2. Человек работает за компьютером долгое время без перерыва.
   При постоянной работе за компьютером глаз испытывает напряжение.
   К концу рабочего дня (если человек работает в офисе, например) может чувствоваться сухость, жжение, покраснение, усталость глаз, их хочется почесать, потереть, поморгать.
   По этой причине развивается близорукость — зрение «садится».
3. Неправильные условия работы за компьютером.
   Как бы банально это ни звучало, освещение влияет на зрение, точнее — на напряжение глаз.
   Если после яркого изображения на мониторе человек резко поворачивается и смотрит в темный угол комнаты, глаза испытывают огромную нагрузку и стресс, в следствие чего зрение тоже портится.
   Расположение монитора, правильная посадка тоже играют свою роль.

Симптоматика или признаки негативного влияния

Одним счастливчикам удается долго сохранять зоркий глаз, другие чувствуют дискомфорт уже после целого дня, проведенного за компьютером.

Есть категория людей, на которых работа за монитором оказывает сильное негативное влияние и зрение начинает снижаться уже через 2 часа непрерывного взгляда в монитор.

Непривычные ощущения в глазах

Первые тревожные звоночки — непривычные ощущения в глазах после работы за компьютером.

Сухость, жжение, зуд, воспаление, слезливость, чувствительность к свету и надавливанию на глаза, утомляемость свидетельствуют о том, что зрение начинает снижаться.

Эти симптомы связаны с тем, что во время работы за компьютером человек реже моргает.

Сокращение миганий мгновенно приводит к высыханию слезного слоя, глаза не увлажняются, появляется сухость и все вышеперечисленные признаки ухудшения зрения.

Нарушение четкости видения

Более серьезным симптомом, который наступает вслед за дискомфортом, является нарушение четкости видения. Качество зрения снижается, взгляд становится расплывчатым.

Боли и зажимы в теле

Боли в спине, шее, пояснице, плечах, запястьях, усталость в теле тоже являются признаком, указывающим на возможное снижение зрения.

Из-за неправильной позы за компьютерным столом мышцы напрягаются, кровообращение нарушается, в результате чего кислород плохо поставляется к тканям и органам.

В том числе от кислородного недостатка страдают и глаза.

Головные боли

Тревожным симптомом является головная боль и головокружение, возникающие после длительной работы за компьютером.

Когда начинает ухудшаться зрение, но человек пока этого не замечает, он становится более раздражительным, чувствует нервное истощение и напряжение.

У человека может появиться ощущение черной «шторки», пелены, мушек перед глазами после того, как закончил долгую работу перед монитором, потер глаза или усиленно поморгал.

Как сохранить зрение или меры профилактики

1. Установите режим монитора с наименьшим разрешением, но с частотой не менее 80 Гц.
2. Настройте яркость и контрастность экрана так, чтобы изображение было максимально четким.
3. Расстояние от глаз до монитора должно быть не меньше 50 см, а лучше — 70 см.
   Оптимальный наклон монитора — 15 градусов.
4. Поставьте монитор таким образом, чтобы внешнее освещение сглаживало блики.
   То есть нельзя, например, чтобы солнце светило вам в спину при работе за компьютером.
5. Читая текст на экране (смотря фильм, картинки и т.д.), старайтесь не вглядываться в изображение слишком усердно.
6. Чаще моргайте.
7. Устраивайте ежечасно 5-минутный отдых для глаз.
   Вставайте, ходите, смотрите вдаль, в окно.
8. Следуйте правилу «20-20-20»: каждые 20 минут смотрите на расстояние 20 футов (6 метров) в течение 20 секунд.
9. Добавьте в рацион продукты, положительно влияющие на зрение: морковь, чернику, сельдерей, орехи.
10. Используйте специальные очки или контактные линзы, предназначенные для работы за компьютером.
11. Чаще проветривайте помещение (офис или квартиру).
12. Посещайте врача-офтальмолога для профилактической проверки зрения хотя бы раз в полгода.
13. Делайте специальную зарядку для глаз не только во время работы работы за компьютером, но и в любое свободное время (утром или перед сном).

Как правильно сидеть за компьютером?

Кроме расположения монитора, важно учесть и положение собственного тела при сидении за столом:

• Глаза должны находиться примерно на одном уровне с верхней границей монитора.
• Спину нужно стараться держать ровно.
• Локти должны прилегать к телу.
• Нижняя часть спины должна упираться в стул.
• Край стула не должен давить на колени и икроножную часть.
• Запястье должно свободно работать на клавиатуре, без излишних изгибов.
• Ноги должны ровно стоять на полу или на специальной подставке (не на носочках).

Зрение и дети

Но после обеда (а то и с самого утра) они находятся дома, часто без присмотра, и лучше, чем поиграть в компьютерные игры, посмотреть мультики на ноутбуке или пообщаться с друзьями онлайн, они ничего придумать не могут.

Родители, как правило, либо допускают это поведение («ничего страшного в этом нет, сейчас все за компьютерами сидят»), либо опускают руки («некогда за ним следить, пусть лучше так, чем где попало шляется»).

А когда 2-3-летние дети тянутся за гаджетами, это вызывает только умиление.

Мало кто представляет, сколько опасности таит в себе эта машина, когда дело касается зрения ребенка.

Дети XXI века проводят за компьютером от 20 до 60% свободного времени.

Причем, это происходит в том возрасте, когда зрительный анализатор (как и весь организм) ребенка находится на стадии формирования.

В первые три года жизни происходит самое интенсивное развитие глаза: уплощение роговицы, хрусталика, совершенствование зрительных центров головного мозга.

Как следствие — неизбежные проблемы с глазками.

Чтобы этого избежать, родителям следует:

1. Проследить за удобством рабочего места ребенка: прямая спина, опущенные плечи, прямые локти.
   Ноги должны стоять на полу.
   Голова, руки, ноги, плечи не должны создавать впечатление неудобного положения: слишком напрягаться, нависать.
2. Проводить профилактические беседы с ребенком о возможных последствиях злоупотребления игр, картинок или переписок на компьютере.
3. Ограничивать время, которое ребенок может проводить за компьютером, до 1,5-2 часов в день.
4. Приучить ребенка делать перерывы во время работы за компьютером, делать специальную зарядку для глаз.
5. Водить ребенка к врачу для проверки зрения.

Если ребенок стал нервным, часто трет или чешет глаза, вы заметили покраснение глаз или неестественное положение за столом, он жалуется на нечеткие предметы, линии, щурится или больше старается смотреть одним глазом, нужно срочно вести его к врачу для проверки зрения.

Полезное видео

Из данного видео вы узнаете, как сохранить зрение при сидении за компьютером и от чего оно портится:

Компьютер, что уж скрывать, незаменимая вещь в нашей жизни. Отказываться от привычных сайтов, сериалов и работы не стоит, но и жертвовать своим зрением — тоже.

Чтобы не выглядеть уставшим, не прятать глаза после трудового дня за темными очками, не чувствовать дискомфорт и не потерять зрение, достаточно лишь соблюдать простые правила, которые совсем скоро станут привычкой.

Учёные доказали, что компьютер и телевизор не вредят зрению

Исследователи из Государственного университета Огайо не нашли никакой связи между ухудшающимся зрением подростков и их длительными просиживанием за компьютером или телевизором. Чтобы доказать это, ученым потребовалось более 20 лет, пишет The Telegraph.

В длительном исследовании приняли участие 4500 детей в возрасте от шести до одиннадцати лет. За ними наблюдали ученые, которые внимательно следили за всеми изменениями их зрения. В результате исследователи выяснили, что длительное взаимодействие с монитором или телевизором не может стать причиной развития близорукости или миопии. Чтение книг, по мнению ученых, также не является фактором риска.

«Схожие исследования показывали, что длительное разглядывание объектов, находящихся вблизи глаза, может привести к миопии или стать фактором риска. Так считали более ста лет, — рассказала профессор и декан Колледжа оптометрии при Университете Огайо Карла Задник. — Однако в этой большой базе данных с представителями разных этнических групп детей мы не увидели никакой связи».

Кроме того, ученые рассмотрели еще 13 факторов риска миопии, чтобы выявить самый сильный из них. Таким фактором оказалась рефракция глаза (процесс преломления света) у детей в возрасте шести лет.

Как работает компьютерное зрение. Изучаем основные алгоритмы, чтобы овладеть data science

Содержание статьи

Компьютерное зрение — это область науки, которая занимается задачами, связанными с анализом изображений и видео. Можно считать, что во всех них требуется ответить на вопрос, что изображено на картинке. Несмотря на кажущуюся тривиальность вопроса, ответить на него не так просто.

Как стать спецом по анализу данных

Эта статья подготовлена по материалам одного из уроков курса «Машинное обучение и анализ данных», который ты можешь пройти на платформе datasciencecourse.ru. Авторы курса — сотрудники Яндекса, которые доходчиво расскажут обо всех аспектах анализа данных и машинного обучения — от математики и до практического применения в бизнес-процессах. Все, что тебе нужно знать заранее, — это немного математической статистики и основы программирования на Python. Специалисты по data science становятся все более востребованными и получают от 140 тысяч рублей. Спеши вступить в их ряды!

Читатели «Хакера» могут использовать промокод Xakep , чтобы получить 30% скидку при единоразовой оплате. Код действует до 1 февраля 2019 года.

Взгляни на эту картинку. Чтобы ответить на вопрос, что на ней изображено, можно описывать сцену в целом. Понятно, что картинка сделана на улице (вне помещения), где-то в азиатской стране. Кто-то может узнать площадь Тяньаньмэнь в Пекине, если был там раньше.

Xakep #241. Взлом игр

Другой подход — выделять отдельные объекты на изображении. На картинке видно автобус, портрет, крышу, небо и так далее. Можно пойти дальше и говорить про физические свойства отдельных объектов. Например, крыша — наклонная, автобус едет, и он твердый, на стене висит изображение Мао Цзэдуна, ветер дует справа налево (это можно определить по движению флага).

Из примера выше можно заключить, что для ответа на вопрос, что изображено на рисунке, используется весь жизненный опыт. Например, знание о том, что существует ветер (на картинке его нельзя увидеть явно), что такое транспорт. Чтобы ответить на более сложные вопросы, необходимо знать историю Китая. Соответственно, задача заключается не в том, чтобы смотреть на пиксели, а в использовании знаний.

Внутриклассовая изменчивость

Возьмем другой пример. На вопрос, что такое стул, можно ответить первое, что придет в голову. Например, стул — это нечто с четырьмя ножками и спинкой. А как тебе вот такой стул?

Получается, что даже такую вещь, как стул, сложно описать в терминах форм. Стул — это некое концептуальное понятие: что-то, на чем сидят. Можно представить, как сложно объяснить это понятие инопланетному существу, которое не знает даже, что такое сидеть, и не умеет это делать. Прежде чем научить кого-то находить на картинках стул, было бы неплохо, чтобы оно поняло концепцию «сидеть».

Абсолютно то же самое происходит, когда компьютер учат распознавать изображения. В идеале, чтобы он отвечал на вопросы про стулья так же хорошо, как человек, ему нужно понимать концепцию «сидеть».

В науке об искусственном интеллекте существует понятие «ИИ-сложные задачи». Это класс задач, решение которых эквивалентно созданию искусственного интеллекта. Задача компьютерного зрения в общей постановке (ответ на вопрос о том, что изображено на картинке, и на все вопросы про это изображение) считается ИИ-сложной.

Мы показали, что для ответа на вопрос об изображении нужно не просто смотреть, а использовать весь свой жизненный опыт, образование, а иногда и интуицию. К сожалению, «сильный» искусственный интеллект до сих пор не создан. Поэтому наука о компьютерном зрении решает только определенные подзадачи, речь о которых пойдет далее.

Задачи компьютерного зрения

Давай на примерах разберем несколько задач, которые решаются с применением компьютерного зрения.

Первый пример — поиск изображений в интернете. Сейчас существует несколько сервисов, которые позволяют искать картинки. Изначально для поиска использовались текстовые запросы. Некоторое время назад в части из таких сервисов появилась возможность поиска по загруженному изображению. От пользователя требуется загрузить картинку, а сервис будет искать похожие на нее изображения в интернете.

Работает такой поиск следующим образом. Сначала индексируются изображения из интернета. Для них строятся цифровые представления, из них формируется структура данных, по которой можно быстро искать. То же происходит и с пользовательской картинкой — извлекается некое представление о ней, по которому в базе данных ищутся дубликаты или похожие картинки.

Эта задача сложна в структурном смысле. В интернет загружены миллиарды изображений, и использование сложных методов сравнения невозможно, потому что необходима высокая производительность.

Вот несколько других примеров.

Распознавание текста. Необходимо найти изображение текста на картинке и представить его в виде текстовых данных, с которыми можно будет работать, например, в текстовом редакторе. Эта технология широко используется в разных приложениях. В частности, это удобный способ вводить текст в онлайновый переводчик. Достаточно сфотографировать этикетку, и текст на ней будет распознан, а переводчик выполнит перевод.

Биометрия. Для распознавания людей может использоваться изображение лица, радужная оболочка глаза, отпечатки пальцев. Однако в основном компьютерное зрение занимается распознаванием лиц. С каждым годом эта технология работает все лучше и лучше и находит широкое применение.

Видеоаналитика. В мире устанавливается все больше камер: на дорогах для регистрации движения автомобилей или в общественных местах для отслеживания потоков людей и детектирования аномалий (например, оставленные вещи, нелегальные действия). Как следствие, возникает задача анализировать огромный поток информации. Компьютерное зрение помогает в решении этой задачи. Оно позволяет определять номер автомобиля, его марку, нарушает ли он правила дорожного движения.

Анализ спутниковых снимков. Сейчас накоплен огромный массив спутниковых снимков. Используя эти данные, можно решать самые разные задачи: улучшать карты, обнаруживать лесные пожары и другие проблемы, которые видны со спутника. Технологии компьютерного зрения шагнули в последнее время далеко вперед, и с их использованием автоматизируется все больше ручной работы в этой области.

Графические редакторы. Компьютерное зрение позволяет не только распознавать, что изображено на картинке. Оно же дает возможность менять и улучшать изображение. Получается, все, что можно сделать с помощью графического редактора, относится к технологии компьютерного зрения.

3D-анализ. Реконструкция объемных моделей — еще одна задача, решаемая с помощью компьютерного зрения. Например, используя множество изображений, сделанных в данном городе, можно восстановить форму зданий.

Управление автомобилем. В будущем любой автомобиль будет оснащен огромным количеством датчиков: видеокамерами, радарами, стереокамерой. Методы компьютерного зрения помогают анализировать информацию, получаемую с этих датчиков, и лежат в основе систем предотвращения ДТП и все более сложных автопилотов.

«Низкоуровневое» зрение

Методы компьютерного зрения используются для решения задач, которые условно можно разделить на простые и сложные. Сложные задачи отвечают на вопросы, какой объект изображен на картинке, к какому классу он относится. Для решения этих задач чаще всего используются методы машинного обучения.

При решении простых задач производятся манипуляции непосредственно с пикселями, используются эвристики, а методы машинного обучения, как правило, не применяются.

Здесь мы поговорим о задачах «простого», или «низкоуровневого», компьютерного зрения. Они нередко используются как составная часть более сложных задач распознавания. Например, предобработка картинки позволяет алгоритмам машинного обучения лучше понять, что на ней изображено.

Самая популярная библиотека для решения задач «низкоуровневого» компьютерного зрения — это OpenCV. В ней содержится огромное количество алгоритмов, есть интерфейсы для многих языков программирования, в том числе С++ и Python. Другая известная библиотека — skimage, она активно используется в скриптах на Python. В примерах дальше мы будем применять OpenCV.

Представление изображения в памяти компьютера

Изображение в памяти компьютера кодируется попиксельно, и цвет каждого пикселя в зависимости от используемой модели может быть записан по-разному. Самая простая модель — это RGB, в соответствии с которой тремя числами кодируется яркость пикселей в красном, зеленом и синем каналах. Существуют и другие модели, мы поговорим о них ниже.

Арифметические операции

Итак, картинки — это матрицы чисел. В случае с черно-белыми картинками это матрицы размера высота на ширину картинки. В случае с цветной у матрицы появляется еще одна размерность, чаще всего она равна трем.

В OpenCV используется такое же представление матриц, как в библиотеке NumPy. Это значит, что для них можно использовать стандартные арифметические операции, например сложение.

Однако не все так просто: сложение матриц в NumPy не учитывает переполнение. Для изображений переполнение — это нелогичная операция. Если при сложении двух картинок яркость где-то превысила 255, то, как правило, она должна оставаться равной 255, а не превратиться в 4. Пример ниже показывает, как отличается сложение в NumPy и OpenCV.

Для примера возьмем картинку.

Первым делом изображение нужно сделать серым (даже если оно на вид уже в оттенках серого, в файле, из которого мы загружаем, оно обычно сохранено как цветное).

Команда cv2.cvtColor(img1, cv2.COLOR_BGR2GRAY) будет неоднократно встречаться в дальнейшем. Она используется для преобразования цветовых пространств, в том числе из RGB в серые картинки. После превращения картинки в серую можно прибавить к ней какое-то число.

Такое преобразование эквивалентно увеличению яркости картинки.

Можно не прибавлять, а умножать на некий коэффициент.

Умножение картинки эквивалентно увеличению ее контрастности. Можно попробовать использовать больший коэффициент (например, 1.8 ).

Именно так и работают алгоритмы изменения яркости и контраста во многих популярных графических редакторах. Однако для этой цели можно использовать и более сложные функции.

Эквилизация гистограммы

Пример более сложного подхода — это эквилизация гистограммы. В данном случае гистограмма — это представление картинки, по которому видно, сколько в ней пикселей той или иной яркости. Ниже показана гистограмма какого-то изображения. Черная линия — это кумулятивная гистограмма, которая отвечает на вопрос, у какого количества пикселей яркость меньше значения x.

Гистограмма до эквилизации и после

В результате эквилизации гистограмма картинки растягивается таким образом, чтобы кумулятивная гистограмма была близка к линейной функции. Выполнить эквилизацию можно следующей функцией:

Если взять нашу предыдущую картинку, то результат будет выглядеть вот так.

Блендинг — еще один пример применения простых арифметических операций к картинкам. Если наша задача — скомбинировать два изображения, то можно попробовать их сложить. Но в таком случае, если объекты наложатся друг на друга, получится каша.

Пусть для одной картинки известно, где расположен объект, а все остальное пространство занимает фон. Тогда можно помещать второй объект туда, где находится фон. В месте, где первый объект накрывается вторым, будет также использоваться второй объект.

Такое объединение требовательно к качеству вырезания картинки. Если по краям неаккуратно обрезан фон, то будет видна некрасивая белая полоса.

Кажется, что научиться аккуратно вырезать объект из фона — сложная задача. Это так, потому что фон неоднородный и недостаточно просто выбросить белые пиксели. Можно воспользоваться хитрым алгоритмом смешивания двух картинок и построить маску таким образом, что ее значение будет тем больше, чем дальше пиксель от белого.

Там, где на исходном изображении располагаются белые пятна, будут браться пиксели со второго изображения, и неаккуратное вырезание объекта будет не так заметно. На картинке выше ты можешь увидеть, как такое простое преобразование помогает избавиться от проблемы.

Существуют более сложные алгоритмы блендинга. В случаях, когда требуется скопировать объект с неоднородным фоном и вставить его в другое изображение, простые методы, смешивающие цвета, не помогают. Методы похитрее используют оптимизацию, чтобы определить, где находится объект, а где — фон. Затем свойства объекта переносятся без изменений, а свойства фона берутся с картинки, на которую вставляется объект.

Цветовые пространства

Пока что мы говорили только о представлении в RGB, но существуют и другие варианты. Например — HSV.

Компоненты этого пространства — тон (hue), насыщенность (saturation) и значение (value). Это пространство позволяет манипулировать цветом и его насыщенностью по отдельности. Тон обозначает цвет пикселя, он закодирован числом от 0 до 360, как угол на цилиндре. Насыщенность принимает значение 0, если картинка серая.

Если мы работаем с картинкой в HSV, то можем легко сделать ее более насыщенной, умножив соответствующий канал на какой-то коэффициент. Попробуем увеличить насыщенность на 50% (коэффициент 1,5).

Каскады Хаара — детектор лиц

Одна из задач, решаемых наукой о компьютерном зрении, — это детекция лиц. Среди первых методов решения наиболее удачный — это каскады Хаара. Применяя этот метод, из картинки можно вычленять достаточно простые признаки. Для этого необходимо использовать несколько прямоугольников.

Каскады Хаара

Пиксели, попадающие в белый прямоугольник, берутся со знаком «плюс», в черный — со знаком «минус». Все значения суммируются, и получается одно число. Прямоугольники и коэффициенты для них выбираются с помощью алгоритма AdaBoost. У лица имеются некоторые паттерны, и в итоге каскад фильтров такого рода показывает, есть ли внутри него лицо или нет.

Сейчас есть методы детекции лиц, превосходящие по качеству каскады Хаара. Тем не менее это простой подход, и он часто встречается в готовом к использованию виде. Если не требуется решать задачу с высоким качеством, а получить детектор нужно быстро и просто, каскады Хаара из библиотеки OpenCV — это отличный вариант.

Сегментация

Задачу сегментации в общем случае решить тоже несложно. Один из способов — отрезать пиксели выше какого-то порога и назначить их объекту, а пиксели ниже порога — фону.

Сегментация изображения

На этом примере видно, что монеты намного темнее, поэтому достаточно подобрать такую границу, чтобы они все оказались ниже. Вот код, который позволяет это сделать при помощи OpenCV:

Линейная фильтрация изображений

Важный класс преобразования изображений — это линейные фильтры. С их помощью решаются задачи поиска границ, уголков, удаления шумов.

Скользящее среднее — свертка

Проще всего объяснить, что такое линейная фильтрация, на примере. Пусть требуется подсчитать среднее в окне 3 × 3 для каждого пикселя. Вычисление среднего можно записать так:

Переписав формулу в следующем виде, можно получить выражение для свертки:

где f — это изображение (двухмерная функция, характеризующая картинку), k, l — координаты пикселя, f — яркость пикселя, h — ядро свертки (матрица 3 × 3, состоящая из единиц).

Если ядро свертки — матрица, то свертка — это скользящее среднее. В OpenCV произвести такую свертку можно следующим образом:

Картинка при этом становится более размытой. Также размытие изображения можно получать при помощи свертки с гауссовской функцией.

Фото до применения скользящего среднего, после и после применения гауссовского размытия

Детекция границ

Свертки также можно применять для детекции границ. С помощью сверток, как на картинке ниже, можно получить вертикальные и горизонтальные границы изображения. Если объединить результаты этих двух сверток, можно получить все границы.

Свертки для получения границ: слева — горизонтальных, справа — вертикальных
Границы изображения, полученные с помощью применения свертки. Слева — горизонтальные, в середине — вертикальные, справа — все границы, полученные объединением результатов двух сверток

Такие ядра являются частью преобразования Превитта, их использование — это самый простой способ найти границы изображения.

На самом деле существует много способов определения границ. Каждый из них применяется в разных условиях, и, в зависимости от задачи, необходимо использовать тот или иной способ.

Корреляция

Другой пример линейного преобразования — это корреляция. Она очень похожа на свертку, но записывается немного в другом виде:

В отличие от свертки корреляция используется, чтобы показать меру похожести двух изображений. Это может быть использовано для поиска объектов. Например, требуется найти лицо футболиста.

На рисунке слева показан результат применения корреляции для поиска лица. Белое пятно — это место, где оно найдено. Корреляцию можно использовать с различными параметрами: нормировать, применять ее различные вариации.

Получается, что корреляция — это очень простой способ поиска объектов на изображении, если имеется их точные копии.