hx_shade_height_field — 2D `halcon_ext` op

• Datenarten: image → image

• Aufruf: fullseye.apply(img, "hx_shade_height_field", a=0.5, b=0.5) (das 2-D-Modell ist ein Bild plus zwei skalare Regler a,b∈[0,1])

• HALCON-Äquivalent: shade_height_field (Bedeutung und Parameter sind in der HALCON-Referenz nachzulesen)

hx_shade_height_field: input → output

*Die Abbildung ist die tatsächliche Ausgabe auf einer synthetischen 128×128-Eingabe. Links Eingabe, rechts Ausgabe. Punktwolken als Draufsicht-Streudiagramm (Helligkeit = z), 1-D-Reihen als Linie, Volumen als Maximum-Projektion entlang z, Videos als mittleres Bild, komplexe Bilder als Betrag; Rückgabewerte, die kein Bild ergeben, werden als Werte gezeigt.*

*Die Ausgabe ist in einer viridis-artigen Falschfarbe dargestellt (dunkles Violett = klein, Gelb = groß), damit ein Feld von Größen — Abstand, Phase, Orientierung, Tiefe — lesbar ist.*

Regler a durchfahren (0,1 / 0,5 / 0,9, der andere Regler auf Standard):

▸ hx_shade_height_field: Regler a durchfahren (Doku-Website)

Regler b durchfahren (0,1 / 0,5 / 0,9, der andere Regler auf Standard):

▸ hx_shade_height_field: Regler b durchfahren (Doku-Website)

Auf anderen Bildern (synthetische Szene / Foto / Münzen. Obere Reihe: Eingaben, untere Reihe: deren Ausgaben. Regler auf Standard):

▸ hx_shade_height_field: andere Eingaben (Doku-Website)

*Die 4. Spalte ist eine Farb-Eingabe (H,W,3). Dieser Op verarbeitet Farbe, ohne Kanäle zu vermischen (er faltet den Farbkanal nicht als dritte Raumachse).*

Verwendung

Rendert das Höhenfeld v mit Lambert-Schattierung (Normale × Licht). Das Licht steht bei Azimut a und Elevation b.

Betrachtet v als Höhenfeld (gray-Wert = Höhe, Pixelabstand 1), bildet aus (gy, gx) von np.gradient die Normale n = (-gx, -gy, 1) / sqrt(gx^2 + gy^2 + 1), begrenzt das Skalarprodukt n·l mit parallelem Licht der Richtung l = (cos(el)cos(az), cos(el)sin(az), sin(el)) nach unten bei 0, normiert per min-max auf [0,1] und gibt es zurück (Lambertsche Schattierung).

• a → Azimut der Lichtquelle az = a*2*pi (lx = cos(az) ist die Komponente in Spaltenrichtung, ly = sin(az) die in Zeilenrichtung).

• b → Elevation der Lichtquelle el = (0.2 + 0.7*b) * pi/2 (etwa 18° bis 81°; 1 ist nahezu senkrecht von oben).

Achtung: Es gibt keinen Höhen-Skalierungsfaktor, und [0,1]-Werte werden über Hunderte Pixel differenziert, daher sind die Gradienten winzig. Unverändert gäbe es kaum Schattierungsunterschiede, doch die abschließende min-max-Normierung macht sie sichtbar. Die absolute Helligkeit der Ausgabe hat daher keine Bedeutung, und eine flache Eingabe ergibt an jedem Pixel 0. Gedacht zur visuellen Prüfung der Unebenheiten von Tiefenbildern oder einer mit hx_fit_surface2 geschätzten Hintergrundfläche.

Leeres Bild (gemessen): Ein Bild gleichmäßiger Helligkeit liefert unabhängig von der Helligkeit ein leeres Ergebnis (jedes Pixel ist Hintergrund 0). Reinweiß und Reinschwarz verhalten sich gleich; Helligkeit allein detektiert nichts.

Ausführlicher Anwendungsleitfaden

• Leitfaden zur Familie gallery2d_halcon_ext

Referenzen (Beispieldaten, Literatur)

• Katalog der Beispieldaten (Download-URLs / Lizenzen) — 2-D nutzt skimage.data (BSD/Public Domain) plus synthetische Bilder, 3-D nennt Download-URLs echter Datenquellen (Stanford, PDS, …).

• Herkunft und Literatur der Operatoren — die Quellen der Forschung/Verfahren, auf denen diese Operatorfamilie beruht.

• Der kanonische Algorithmus (Autor, Jahr) und seine Anwendungen stehen im Familienleitfaden oben.

In Studio ausprobieren

Das Programm unten ist nachweislich lauffähig (gleiche Eingabe wie die Abbildung). In der Studio-Hilfe wird dieser Block zu Schaltflächen, die es sofort laden und ausführen.