Simultano video snimanje u vizualnom i infracrvenom spektru proširene V/Z stvarnosti

Jana Žiljak Vujić¹, Ivan Rajković¹, Ivana Žiljak Stanimirović²

¹Tehničko veleučilište u Zagrebu, janazv@tvz.hr

²Grafički fakultet u Zagrebu, ivana.ziljak@grf.hr

Abstract Razvili smo dvostruko video snimanje flore i faune s ZRGB kamerom u vizualnom i infracrvenom spektru. U članku se pokazujeu se sličnosti i razlike apsorpcije svjetla s materije, objekta  u pokretu. Potvrđene su teze o jednakosti apsorpcije bliske infracrvene radijacije (NIR) u cijeloj flori s izuzetkom kore drveća. Sve latice cvijeća i listova odbijaju infracrvenu zraku. Nasuprot, koža i dlaka životinja različito apsorbira NIR i svaki njihov dio ima svoju vlastitu Z vrijednost. U fauni postoji korelacija refleksije svjetla između vizualne i infracrvene apsorpcije. Video ZRGB kamera omogućuje promatranje kretanja u „kameleonskom svijetu“ kroz „Z-kontrast“ i „RGB-kontrast“ sa dvostrukim istovremenim snimanjem. Postavljaju se novi postupci odgonetavanja i sakrivanja u flori i fauni. U članku su dati načini mjerenja Z vrijednosti postignuti s ZRGB kamerom u video modu. Razlika vizualne i infracrvene apsorpcije svjetla na flori i fauni proširuje projektiranje sustava kamuflaže u kretanju.

Ključne riječi: infracrveno video snimanje, ZRGB kamera, Z veličina, INFRAREDESIGN®,

1.Uvod

Video tehnologija nije primjenjivana u zajedništvu vizualnog i infracrvenog spektra kroz postupka INFRAREDESIGN®-a. Nastoji se prikupiti višestruke informacije i svojstva prirode  drugačijim multimedijalnim pristupom. Video postavljamo u dvostruku ulogu snimanja i informiranja za nevidlivo područje našeg oka.

Priroda nosi mnoge svojstvene informacije. Mi ih doživljavamo primarno kroz osjetila za miris, sluh, dodir, oči, okus. U ovom članku pokazujemo da se mogu doživjeti i druge informacije koje postoje u našoj okolini. Promatramo vizualna stanja flore i faune ako su obasjana sunčanom radijacijom koju ne prepoznaju naše oči.

Prvi puta se pokazuje dvostruki video snimak, paralelno snimanje u vizualnom i infracrvenom spektru. Prikazuje se bilježenje ZRGB kamere preko mnogih elemenata u prirodi na nov način. Multimedijalnom poglavlju se pristupa na način da se priroda podvrgava svjetlosti od 400 do 1000 nm. Iznose se dvostruke infomacije. Informacije koje nose objekti, biljke i živa bića u bliskom infracrvenom spektru, uspoređujući ih sa doživljajem u spektru našeg golog oka.

Kako izgleda priroda u boliskom infracrvenom spektru?. Pokazuje su prednost video snimanja.

Što se je do sada sve snimilo.

Ovdje iznosimo drugačiji pristup izučavanja IRD-a. Cilj je dešifrirati prirodu. Njena svojstva apsorpcije NIR radijacije.

Kamera koja se koristila u istraživanju ima dva objektiva, dva mehanizma za snimanje. Paralelno se bilježe video stanja u dva dvojena spektralna područja. ZRGB [1] kamera je proširena na mogućnost video snimanja, dvije snimke istovremeno apotom njihovo montiranje u svrhe paralelnog doživljaja gledanja i uspoređivanja dva svojstva prirode. Prvi sustav kamere bilježi Z vrijednsti [2] radijacije na 1000 nanometara, koristeći sunčevu NIR komponetu. Drugi sustav kamere je konvencionalna RGB elektronika. ZRGB kamera funkcionira na sunčevu svjetlost pa nije ovisna o udaljenosti snimanja po danu. Za nočno snimaje dodaje se IR izvor.

U članku o kamuflaži u prirodi [3] s vojnom uniformom je pokazana metoda dvostrukih informacija koje se raspoznaju sa ZRGB kamerom. Metoda o IR obilježavanju uniforme, zasniva se na upravljanju bojilima različitih porijekla ali jednakih RGB vrijednosti. Cilj je postići kamufliranje osobe koja se mora istovremeno sakriti i u vizualnom i u infracrvenom spektru. S ovim člankom uvodimo snimanje u vremenu s dvostrukom kamerom, S ciljem praćenja objekta, ljudi i životinja koje bi se sakrile, kamuflirale. Postupci IRD se primjenjuju na dokumentim s dvostrukom slikom  portreta [4]. INFRAREDESIGNR se bazira na dualnosti bojila, gdje se za jednaki ton boje određuju parovi Z bojila [5]. Blizanci bojila Z0 i Z40 su standard u određivanju regresione jednadžbe prepoznavanja infracrvene slike. Video s ZRGB postupkom je ogroman izvor informacija za podatke s kojima se provodi proračun IRD modela u matematičkom dijelu algoritma za simulaciju reprodukcije dvostruke slike.

2.Flora i video prikaz u infracrvenom i vidnom području

U članku koji objavljuje Z veličinu [2]  je pokazana pčela na cvijetu u V i Z stanju. Pčela je Z-tamna dok su cvijet i lišće posve Z-bijeli.

Slika 1. Nasad malina

Pomoću slike 1 se pokazuje odsustvo apsorpcije NIR komponente na lišću, cviijetovima i plodovima iz biljnog svijeta. Priložene su Z vrijednost te RGB vrijednosti lišća, grožđa i malina u tablici 1. Nijanse tamnijih i svjetlijih nijansi ovise o kontrastu, tj. jačini sunčane svjetlosti, odnosno, njenih sjena. U svijetu flore nema korelacije između apsorpcije svjetlosti RGB (400 do 700 nm) i Z vrijednosti. Izuzetak je odumrla površina kore trsa. Ta kora apsorbira Z valnu duljinu pa je kora na NIR slici tamna. Međutim, kora grane iz koje izlaze zeleni listovi je „ Z bijela“. Ima ista NIR svojstva kao i lišće i plodovi; maline i grožđe.

Slika 2. Vinova loza i početak zrenja grožđa

3. Fauna pod IR radijacijom

U ranijim radovima [3]  je pokazano kako je dlaka životinjr (pas) potpuno jednaka u vizualnomi infracrvenom spektru. Bijele i tamne površine dlake su jednako tako Z-bijele i Z- crne. Nešto je drugačija situacija kod životinje čije dlake imaju crvenkasti ton.

Slika 3. Srna u Zoo

Boja srne je pretežno svjetlo naranđasta. Većina takovih bojila ne apsorbira NIR valno područje radijacije. Srna se izvanredno sakriva od IR lovačkih naprava na puškama, u mraku, jer je poistovjećena s florom oko nje. Opasnost vreba u dnevnom svjetlu. Crna dlaka na srni (vrh repa, njuška, nos i glava) jako apsorbiraju NIR valno područje radijacije.

Slika 4. Leopard u Zagrebačkom Zoo

Leopard je tipičan primjer životinje koja se raspoznaje i danju i noću s ZRGB kamerama. Njegove crno dlakave pjege jako apsorbiraju NIR valni spektar. Z kamera ih vidi danju i noću kao i RGB kamera po danu. Dok za naše oči je leopard nevidljiv noću, Z kamera ga prepoznaje kao i po danu. Leopardova koža i dlaka je uvjek prepoznatljiva. Dizajn uniforme s takovom imitacijom neće kamuflitati vojnika.

Tablica 1.  RGB i Z vrijednosti s dlake životinja i flore

Color grafika i color digitalni zapis se može translatirati u sivu sliku konvencionalnim relacijama o ćemu je pisano kroz mnoge članke [6].  Takove transformacije su u crno-bijeloj televiziji naprimjer. U tablic1 1 je dodana informacija o sivoj slici ćime se potvrđuje razlika između sive slike i Z slike koja je namijenjen infrared tehnologiji.

Općenito se može tvriti da tamnija područja dlake imaju veću apsorpciju Z-NIR svjetla. Kretanje Leoparda jako ga otkriva, posebno s IR svjetiljkom i Z kamerom. Postoji jaka korelacija između apsorpcije RGB i Z vrijednosti. To bi bila bitna razlika između flore i faune kao rezultat naših istraživanja. Video snimanje je pogodilo to zaključku jer su snimljene mnoge životinje, divlje, domaće i kučni ljubimci. Do sada su objavljene samo statičke ZRGB snimke [3]. Sa videom su snimljene mnoge životinje u njihovom NIR svojstvu.

S ZRGB kamerom „Pčela leti preko bijele površine, bez sakrivanja.“ Let pčele i njeno putovanje se detektira sa ZRGB dvostrukom kamerom koja pruža kontrast nesrazmjerno veći nego snimanje samo s RGB kamerom. Nije dovoljna sam Z kamera jer Z-flora je za nju previše jednolična. Bila bi teška orjentacija. Pozicioniranje se obavlja s RGB kamerom. ZRGB digitalna video dvostruka sinhronizirana kamera omogućuje utvrđivanje pozicije na razini piksla u Z snimci i RGB snimci. Proširujemo snimanja kretanja kukaca kroz vrt, cvjetnjak na nov način.

4. Video: infrared i vizualno; u slikarstvu, dizajnu i bojanju odjeće

Slika 5. Početak filma, umjetničke slike Nade Žiljak u dvostrukom stanju, u infracrvenom i vizualnom spektru

Radovi u slikarstvu su objavljeni na stranicama gallery..... Svojstava bojila za umjetničko slikarstvo objavljena su [2]  uz opis IRArt radova u monografiji slika Nade Žiljak. Video snimanje je provedeno pod različitim kutovima, različitim upadima IR svjetla kako bi se zabilježili detalji koji pokazuju proširenu stvarnost umjetničkog djela. Rezultat video ZRGB snimanja je velika količina slika istog djela u dva spektra. Time se je postiglo ne samo višestruko informiranje o sadržaju umjetničkog V/Z djela, već i nov način njegove zaštite.

Slika 6. Kraj filma, reprodukcija IRArt u infracrvenom i vizualnom stanju

video   wmv - video za starije pretražmike

Posjeta studenata tvornici električnih automobila DOK-ING u Zagrebu snimljena je s dvostrukom ZRGB kamerom. Pedesetak studenata i nekoliko inžinjera u DOK-ING uniformi snimani su u obilasku tvornice. Namjera je pokazati različitost odjejevanja, i infrared stanja njihove odjeće. Nakon diskusije o flori i fauni, prva pomisao je da su neki djelovi odjeće bojani „biljnim bojama“ a neki s bojilim a mineralnog i „životinjskog“  porijekla. Na slici, posebno se pokazuje da crna jakna, crne hlaće, plave traperice imaju jako odbiojanje NIR zrake pa su njihove Z vrijednosti jednake nuli. Remen taške je „NIR crni“ a vesta „NIR bijela“ premda su vizualno i remen i vesta crne. Vizualno je remen „kamufliran“. U NIR spektru je to jaki „Z-kontrast“. Pozicioniranje jednolično obojane uniforme detektira se nejednoličnošću u Z slici.

Kosa na glavama studenata je jednaka u vizualnom i infracrvenom spektru. Crna kosa je „crna“ i u NIR spektru.

Slika 7. Vizualni i infrared film o različitostima bojanja odjeće

video    wmv - video za starije pretražnike

ZRGB video tehnika pruža tisuću slikovnih pozicija odjeće u dva spektralna stanja. Jednoličnost u vizualnom RGB spektru, tipična za uniforme, može se rastvoriti s IRD postupcima. Neka akteri u uniformi imaju individualna Z obilježja prepoznatljiva sa Z kamerom s jakim „Z-kontrastom“. Nasuprot, neka se RGB obilježja jako razlikuju, kao kamuflažne vojne uniforme i njihov „RGB-kontrast“. A istovremeno je Z stanje tih istih unformi poistovječeno s okolinom. Time je kretanje objekata i ljudi posve kontrolirano. ZRGB video je novo antiterorističko oružje i postupak utvrđivanja odnosa u proširenoj stvarnosti. ZRGB video kamere su početak: Kao testni uređaji za utvrđivanje kvalitete postavljenog zadatka prepoznavanja i sakrivanja u kretanju.

5. Zaključak

Učvrsili smo znanje da priroda nosi i drugačije informacije nego one spoznaje koje doživljavamo s golim okom. Govorimo o proširenoj stvarnost, o slikama koje postoje izvan dometa golog oka. To će se iskoristiti u vizualnoj umjetnosti, lijepoj umjetnosti, dizajnu. Budućnost scene (u kazalištu naprimjer) imati će nove alate za umjetnički izraz. Predviđamo promjene u sastavljanju scenarija prikaza velikih djela. Isto se predviđa pisanje novih kazališnih i filmskih djela koja će uključiti svojstva proširene stvarnosti. U ovaj posao se uključuju inžinjeri, informatičari i umjetnici vizualne orjentacije.

ZRGB video snimanje daje digitalni zapis dviju kamera svaka u svom spektru. Dobili smo novi alat s kojim utvrđujemo kretanje životinja u prirodi uvodeći pojam „Z-kontrast“ u takove projekte. Dodajmo: nije dovoljna samo Z kamera koja jednim dijelom povećava razlikovanje flore od faune ali sama, u mnogim slućajevima, ne omogućuje utvrđivanje poziciju objekta. Potrebna je druga – RGB kamera koja sa svojim prednostima pozicioniranja objekta. Ali, ona je slaba pred kamuflažom i kamelenskim situacijama poznatim iz odnosa flore i faune. Video ZRGB snimanje naći će se u novim projektima vizualnog inžinjerstva i umjetnosti.

6. Literatura

[1] Žiljak, Vilko; Pap, Klaudio; Žiljak-Stanimirović, Ivana. DEVELOPMENT OF A PROTOTYPE FOR ZRGB INFRAREDESIGN DEVICE. // Technical Gazette. 18 (2011) , 2; 153-159 , IF 0,601
http://hrcak.srce.hr/index.php?show=clanak&id_clanak_jezik=103733

[2] Žiljak, Vilko; Pap, Klaudio; Žiljak-Stanimirović, Ivana; Žiljak-Vujić, Jana; MANAGING DUAL COLOR PROPERTIES WITH THE Z-PARAMETER IN THE VISUAL AND NIR SPECTRUM // Infrared physics & technology. 55 (2012) ; 326-336 (CC, SCI, SCI Expanded, IF 0.932). http://dx.doi.org/10.1016/j.infrared.2012.02.009

[3] Ivana Z. Stanimirović, Jana Ž. Vujić, Nikolina Stanić Loknar; MARKETING OF THE CAMOUFLAGE UNIFORM FOR VISUAL AND NEAR INFRARED SPECTRUM, Technins technologies education management; vol 8, No.3 (2013), pp. 920 - 926, ISSN 1840-1503; (SCI Expanded, SCOPUS, EBSCO: Education Research Index) IF 0,414.

; http://www.ttem.ba/pdf/ttem_8_3_web.pdf

 [4] Klaudio Pap, Jana Žiljak Vujić, Ula Leiner Maksan, Vesna Uglješić; Metoda izrade dualnog portreta na osobnim dokumentima; Politechnic & Design; Vol. I, No. I, 2013. p: 33 - 38; ISSN 1849 - 1995 ; http://polytechnicanddesign.tvz.hr/?page_id=207

[5] Darko Agić, Ana Agić, Aleksandra Bernašek; Blizanci bojila za proširenje Infra informacijske tehnologije; Politechnic & Design; Vol. I, No. I, 2013. p: 27-32; ISSN 1849 - 1995; http://polytechnicanddesign.tvz.hr/?page_id=202  

[6] Cui, Ming; Hu, Jiuxiang; Razdan, Anshuman; et al; Color-to-gray conversion using ISOMAP; VISUAL COMPUTER  Volume: 26   Issue: 11; 2010;  p: 1349-1360, doi>10.1007/s00371-009-0412-7  http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1871409&CFID=436944607&CFTOKEN=21399054