Visual Computing

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- Visual Computing Flashcards on Visual Computing, created by Tiziano Bruno on 11/02/2018.
Tiziano Bruno
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Question Answer
Nenne die Drichlet Bedingungen & was durch erfüllung der Bedinung über geg. Funktion sagen lässt. 1. Die Anzahl der Unstetigkeit innerhalb einer Periode ist endlich 2. Die Anzahl der Maxima und Minima innerhalb einer Periode ist endlich 3. Die Funktion ist in jeder Periode integrierbar jede funktion die die Drichlet Bedingung erfüllt lässt sich als Summe von kosinus und Sinusfunktionen darstellen
was sind zapfen? Zapfen sind als Fotorezeptoren, spezialisierte sinneszellen der wirbelaugen und befinden sich im zellen bereichen der netzhaut. zapfen = cones stäbchen = rods
Welche Zapfen gibt es? S-Typ: Blaurezeptoren= Shortwavelength rezeptor deckt den blauen farbbereich des farbspektrums ab M-Typ: Grünrezeptoren = Mediumwavelength rezeptor deckt den grünen farbbereich des farbspektrums ab L-Typ: Rotrezeptoren= Longwavelength rezeptor deckt den roten farbbereich des farbspektrums ab
Erklären Sie wie aus einem Voronoi-Diagramm eine Delauny Triangulation erzeugt wird Wir erhalten demnach die Delaunay-Zerlegung aus dem Voronoi-Diagramm, indem wir je zwei Orte verbinden, wenn ihre Voronoi-Zellen eine gemeinsame Kante haben?
Marching-Cube-Algorithmus wird verwendet um? Marching Cubes ist ein Algorithmus zur Darstellung von Isoflächen in der 3D-Computergrafik. Er nähert eine Isofläche durch eine Polygongrafik an.
Ist die Anzahl der Dreiecke ein geeignetes Maß für die Komplexität des Objekts ? Wie viele Dreiecke brauch man um eine Kugel exakt darzustellen ? x
Führen Sie Marching-Squares-Algorithmus mit Schwellenwert 3 aus und zeigen Sie auf, an welcher Stelle ein Problem auftritt. x
Nennen Sie drei Eigenschaften von Farbe Eine Farbe lässt sich mithilfe dreier Eigenschaften charakterisieren: Farbton, Sättigung und Helligkeit. Diese Eigenschaften bestimmen, ob und wie sich Farben miteinander kombinieren lassen und welche Wirkung sie auf einen Betrachter ausüben.
Nennen Sie die Fachbegriffe: Zwei gegebene Farbreize g,f mit g != f erzeugen bei einer Person die gleichen Farbvalenzen, bei einer anderen Person unterschiedliche Farbvalenzen. Beobachtermetamerie
Nennen Sie die Fachbegriffe: Erhöhung der Leuchtdichte erhöht die Farbigkeit Hunt Effekt?
Nennen Sie zwei Einsatzgebiete, in denen 3D-Daten verwendet werden. 3D Druck 3D Objekte in der Medizin
Was macht der Parameter k bei Perona-Malik ? bzw c C= conductivity coefficient ist für die funktion der Gradienstärke verantwortlich
Wenn bei Mehrschrittverfahren zu viele Iterationen gemacht werden, wird das Bild irgendwann einfarbig. Wie verhindern die folgenden Verfahren, dass dies passiert. Perona Malik: xx Total Variation:xx VL 6 FOLIE 52
Aus welchen Teilen berechnet sich das Phong-Shading i total ? Ambient + Diffuse + Specular
Wieviele Punkte malt der Bresenham-Algorithmus, wenn die Startkoordinaten (2,4) und die Endkoordinaten (6,9) sind ? x
Nennen Sie eine Stelle in der Grafikpipeline, an der Transformationen benutzt werden und beschreiben Sie diese Transformationen. Anwendung//Repräsentation von 3D-Daten PRÜFEN x
Kann man 1D-Daten mit parallelen Koordinaten darstellen ? x
Kann man durch Interaktion die Perspektive ändern ? x
Gibt es Kantenüberschneidung, wenn man einen Graphen als Adjazenzmatrix darstellt ? x
In welchem Bereich des Auges sind Stäbchen und in welchem Bereich sind Zapfen ? In der Netzhaut (Retina)
1.Wieso ist bei Dunkelheit eine grün beleuchtete Oberfläche besser zu erkennen, als eine blau beleuchtete Oberfläche. 2.Was hat das mit photopischen und skotopischen sehen zu tun. 2.Während die zapfenförmigen Zellen auf Tageslicht ansprechen (photopisches Sehen), sind die sogenannten Stäbchen dem Sehen bei niedrigen Leuchtdichten angepasst (skotopisches Sehen).
Nennen Sie zwei visuelle Effekte für frühe Wahrnehmung. x
Wir wollen Gesichter in einem Bild erkennen. Mit welchem Verfahren kann man dies machen ? Erläutern Sie in Stichpunkten, wie das verfahren funktioniert. -Der Sliding Window Approach ist eine Suchstrategie für die Gesichtsdetektion. -Das Eingabebild wird Pixelweise gescannt und nach Gesichtern durchsucht. -Anschließend wird das Bild um 1,2 verkleinert und erneut gescannt. Das wird solange wiederholt bis das bild zu klein ist.
Welche Aspekte muss man beachten, wenn man einen Gesichtsdetektor implementieren will ? x
Um die Frequenzbestandteile einer Funktion zu bekommen, kann man die ______ benutzten. Fourier-Darstellung
Periodische Funktionen lassen sich als Summe von _____ und _____ schreiben. sin , cos
Das Abtasttheorem besagt, dass die Gleichung 2 u < 1/Δx erfüllt sein muss, damit es kein Aliasing gibt. Angenommen die Gleichung ist verletzt, wie kann man trotzdem Aliasing verhindern ohne die Abtastfrequenz zu erhöhen? x
Welche Filter ist schneller Binomialfilter oder Medianfilter ? x
Der Laplace-Filter ist ein ______-passfilter. hochpass
Sei I ein Bild und J ein Filter. Sei F die Fouriertransformation. Formen Sie die Funktion so um, dass die Faltung im Fourierraum passiert x
Nennen Sie die Teilschritte der JPEG-Kompression. 1. Umwandlung in den YCbCr-Farbraum 2. Farb-Subsampling 3. Diskrete Kosinustransformation 4. Quantisierung 5. Kodierung der Koeffizienten
Bei welchem Teilschritt werden psycho-visuelle Effekte berücksichtigt, um besser zu komprimieren ? (JPEG Kompression) Im 4ten Quantisierung: mit Hilfe sogenannter psychovisueller Gewichtsfunktionen. Diese berücksichtigen die Farb- und Helligkeitsempfindlichkeiten des menschlichen Auges und sehen für unterschiedliche Frequenzen unterschiedliche Quantisierungsschrittweiten vor.
Nennen Sie eine Stelle in der Grafikpipeline, wo Transformation benutzt werden und beschreiben Sie diese Transformationen. (Transformation) x
Affine Abbildungen sind ______ kommutativ. (Transformation) nicht
Bei einer Skalierung sind alle Werte außerhalb der Diagonalen ____ Null x
Gegeben der Vektor v = (1,5,2)^T Rotieren sie den Vektor um 90° um die z-Achse um v' zu erhalten. Für die Rotationsmatrix R gilt: R((0,1,0)^T) = (-sin(x),cos(x),0)^T R((1,0,0)^T) = (cos(x),sin(x), 0)^T R((0,0,1)^T) = (0,0,1)^T Verschieben Sie v' dann noch um 5 auf der x-Achse. Rechnen Sie in homogenen Koordinaten und geben Sie den Rechenweg an x
Welche Visualisierung wurde verwendet ? Scatterplotmatrix
Welche Visualisierung wurde verwendet ? Treemap (datentyp:Hierarchien)
Bennen Sie die Elemente 1. , 2. , 3. in folgender Grafik:
Nennen Sie alle Komponentendesmenschlichen Informationsverarbeitungssystemund falls möglich deren Untersysteme. Wahrnehmung (Perception): -Visuelles Untersystem für das Sehen -Akustisches Untersystem für das Hören -Haptisches Untersystem für das Fühlen Entscheidung (Cognition) Reaktion (Motor): -Stimmliches (Artikulations-) Untersystem für dasSprechen -motorisches Untersystem für die körperliche Bewegung
Erklären Sie kurz, wieso die Gegenstände in der Nacht grau und tagsüber farbig erscheinen.Beschreiben Sie dabei die Bestandteile des Auges, die dafür zuständig sind und erklären Sie deren (physikalische) Eigenschaften. Es gibt zwei Arten der Photorezeptorzellen: Stäbchen und Zapfen. Zapfen sind für das Farbsehen verantwortlich, weil sie unterschiedliche Wellenlängen detektieren können (3 Zapfentypen (für Farbsehen) –blau, grün, rot; (funktionieren nur bei starkem Lichteinfall.) Stäbchen sind lichtempfindlicher als die Zapfen, können im Gegensatz zu ihnen keine unterschiedlichen Wellenlängen detektieren (nur ein Zapfentyp ->grün) und deswegen sind für das Farbsehen ungeeignet PRÜFEEEEEEEN
Beschreiben Sie in eigenen Worten, was eine optische Täuschungist.Nennen Sie vier Beispiele der optischen Täuschung. Wikipedia: "Eineoptische Täuschungoder auch visuelle Illusionist eine Wahrnehmungstäuschung des Gesichtssinns." Das menschliche Sehvermögen ist limitiert und im Laufe der Wahrnehmung gehen Informationen verloren oder werden hinzugedacht, wodurch optische Täuschungen entstehen. Beispiele:Hermann Gitter,Relativität von Linien,PeripheralDrift,ChevreulIllusion
Welche Typender Aufmerksamkeit gibt es? geteilte (divided) Aufmerksamkeit gewählte (selective) Aufmerksamkeit erfasste (captured) Aufmerksamkeit.
Wie unterscheidet sich das Arbeitsgedächtnis vom Langzeitgedächtnis? Arbeitsgedächtnis: schneller Zugriff, eingeschränkte Kapazität Langzeitgedächtnis:langsamer Zugriff, größere Kapazität
Wie hoch muss die Abtastfrequenz mindestens sein, damit das Signal fehlerfrei rekonstruiert werden kann? Begründen Sie und nennen Sie das zugrundeliegende Theorem. Die Abtastfrequenz muss mind. so hoch wie die doppelte höchste vorkommende Frequenz sein, da sonst Aliasing-Effekte auftreten. Das zugrunde-liegende Theorem lautet „Nyquist-Shannon-Abtasttheorem“. Hier: Reziproke der kürzesten Periode: ~2.5 s, also 2*0,4 Hz)
Wie nennt sich der hier auftretende Effekt? Erläutern Sie kurz, wie dieser Fehler entsteht und wie man ihn vermeiden kann. Der Effekt nennt sich Aliasing. Er entsteht dadurch, dass die Kopien der Fouriertransformierten sich überlappen und in den Überschneidungsbereichen sich Summen bilden. Diese kann man aus den Abtastwerten nicht wiedergewinnen. Daher sollte man die Abtastfrequenz doppelt so hoch wie die höchste vorkommende Frequenz wählen
Geben sie den Likeliihood Ratio Test an
Geben Sie für die gegebenen Amplitudenspektren an, um welche Art von Filtern es sich hierbei handelt und begründen Sie Ihre Antwort. links. Tiefpass •Hohe Frequenzen werden Unterdrückt •Tiefe Frequenzen werden durchgelassen rechts. Hochpass •Tiefe Frequenzen werden Unterdrückt •Hohe Frequenzen werden durchgelassen
Beschreiben Sie nun die Eigenschaften des Hochpass Filter im Ortsraum und geben Sie jeweils ein typisches Anwendungsgebiet an. Hochpass -Koeffizienten sowohl negativ als auch positiv -Koeffizienten normalisiert -Produzieren positive und negative Werte Anwendungen: Kantenextraktion, Hervorhebung feiner Bilddetails
Beschreiben Sie nun die Eigenschaften des Tiefpass Filter im Ortsraum und geben Sie jeweils ein typisches Anwendungsgebiet an. Tiefpass -Koeffizienten ausnahmslos positiv -Koeffizienten normalisiert -Produzieren nur positive Werte -Randeffekte Anwendungen: Rauschunterdrückung, Glättung, Entfernung von Bilddetails, Blurring
Geben Sie den Unterschied zwischen Pixeloperationen und Filtermasken an. -Filter(masken) manipulieren den Wert eines Pixels anhängig von seiner Nachbarschaft und berücksichtigt somit den lokalen Kontext des Bildes. -Pixeloperationen werden auf jeden Pixel einzeln angewendet jedoch abhängig von seinem eigenen bisherigen Farb- oder Grauwert und seiner eigenen bisherigen Position im Bild berechnet wird, ohne sich dabei um seine Nachbarschaft und/oder den Kontext des Pixels zu kümmern.
Bei der Verwendung von Filtermasken tritt am Rand des Bildes ein Problem auf. Beschreiben Sie das auftretende Problem und geben Sie zwei mögliche Lösungen an. Wie auf dem Bild zu sehen ist fehlen am Rand des Bildes die Nachbarpixel, die für die Anwendung der Filtermaske benötigt werden. Mögliche Lösungsansätze sind: Die Randpixel werden nicht betrachtet, Zero-Padding (das Bild wird mit 0en erweitert) man schwärzt die Pixel aus indem man die Pixel außerhalb des Randes mit 0 belegt oder man nimmt an, dass die Pixel außerhalb des Randes hell sind und belegt diese mit 1. Man kann die Pixel außerhalb auch mit dem Wert des derzeitig betrachteten Pixels auffüllen um den Filter anzuwenden.
Nennen und erläutern Sie die zwei Probleme, die beim Deblurring bzw. bei der Rekonstruktion eines Bildes auftreten. Problem 1: Der Blurring-Kernel kann unendlich klein werden, so dass es beinahe zu einer Division durch Null kommt. Problem 2: Es kommt immer zu Rauschen im Bild. Lösung 1 Lösung: Verwendung der komplex konjugierten Matrix Das rekonstruierte Bild besitzt dann keine komplexen Zahlen mehr Lösung 2 Rauschen wird geglättet, Regularisierung des Filters im Fourrierraum (Wiener Filter).
Geben Sie nun an was bei der Wahl der Parameter bzgl des Wiener-Filters zu beachten ist. Ist R zu großgewählt, führt dies zu einem Tiefpass-Filter. Dies hat folgende Auswirkungen: •Rauschen wird ignoriert •Grobe Strukturen bleiben erhalten •Kanten werden verwischt Ist R zu kleingewählt, führt dies zu einem Hochpass-Filter. Dies hat folgende Auswirkungen: •Das Rauschen wird verstärkt •Grobe Strukturen und Kanten werden ignoriert Ist R optimal gewählt, führt dies zu einem Bandpass-Filter. Dies hat folgende Auswirkungen: •Rauschen wird entfernt •Grobe Strukturen bleiben erhalten •Kantenstrukturen werden leicht verstärkt (deblurring)
Ein weiterer Ansatz zur Rauschunterdrückung ist der „Scale- Space-Ansatz“. Dabei wird der Laplace-Operator subtrahiert. Um das Bild zu verfeinern werden weitere Terme mit höheren Ableitungen hinzugefügt. Worauf muss man beim Hinzufügen der zusätzlichen Terme achten? Durch das Hinzufügen von zu vielen Termen kann das Rauschen wieder verstärkt werden.
Nennen Sie das Verfahren zum Rekonstruieren von beschädigten Bildern und geben Sie für dieses außerdem noch ein weiteres Anwendungsgebiet an. Das Verfahren heißt Inpainting. Weitere Anwendungsgebiete für Inpainting: •Entfernen von Objekten aus Bildern •Bildkompression
Beschreiben Sie drei gängige Ansätze, die beim Rekonstruieren von beschädigten Bildsegmente eingesetzt werden. Structural-Inpainting •Rekonstruktion von Strukturen und Kanten Textural-Inpainting •Rekonstruktion von Texturen CombinedStructuralandTextural-Inpainting •Simultane Rekonstruktion von Strukturen, Kanten und Texturen
Beschreiben Sie die Perona-Malik-Gleichung. Gehen Sie hier auch auf die Problematik der Wahl des Paramtersk in der Formel ein •Zur Verstärkung oder Entfernung von Kanten in Bildern •Diffusion bei Kanten wird verstärkt, Reduzierung wenn keine Kanten vorhanden sind •Parameter k bestimmt den Einfluss der Kantenstärke ( kleines k = •schwache Kanten, großes k = starke Kanten) •Richtige Wahl des Parameters k ist sehr wichtig
Einschrittverfahrenerreichen oft keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Erläutern Sie Mehrschrittverfahren anhand des Beispiels der Total Variation und gehen Sie auf wesentliche Eigenschaften davon ein. •Mehrschrittverfahren sind komplizierter als Einschrittverfahren, aber es kommt zu einer schrittweisen Verbesserung •Bei der Total Variation entsteht kein Blurring •Es wird keine Stoppzeit benötigt, da die Iteration konvergiert •Es wird ein stückweise konstantes Bild gefunden, das die Rauschbeschränkungen einhält •Durch Minimierung der Energie wird eine Verbesserung erreicht •Minimum kann durch eine Variationsableitung gefunden werden.
Nennen sie den Unterschied zwischen VR und AR Bei Virtual Reality begibt sich der Nutzer in eine virtuelle Welt. Diese Umgebung kann in zwei Arten dargestellt werden: Immersive Umgebungen: Es wird der Eindruck erweckt tatsächlich in einer Welt mit virtuellen Objekten zu sein. Nicht-Immersive Umgebungen: Ist Bildschirm- und Zeigerbasiert oder benutzt eine 3D-Anzeige und eventuell haptisches Feedback(z.b. oculus rift) Im Gegensatz zu VR beschreibt Augmented Reality die Verbindung der realen Welt mit virtuellen Objekten. Dabei werden in die reale Welt zusätzliche Informationen projiziert, diese Informationen sollten jedoch synchron und relevant bezüglich der realen Welt sein.(zb. Microsoft HoloLens)
Unterschied zwischen Computer Vision und Computergrafik Computer Vision: beschäftigt sich mit der Extraktion von Infos aus den Bildern Computergrafik: beschäftigt sich mit der Repräsentation von Objekten
Wie können 3D objekte repräsentiert werden? Mit hilfe von Primitiven (Linien, Punkten,dreiecke) repräsentiert
Welche arten des shading existieren? beschreiben sie jeweilige Eigenschaften -Flat Shading: Normale des Primitives ergibt einheitliche Helligkeit -Gouraud Shading: Normale in den Eckpunkten ergibt Helligkeitswerte für die Eckpunkte, Helligkeitswerte der Eckpunkte werden linear interpoliert -Phong Shading: Eckpunkt-Normalen werden für jeden Punkt linear interpoliert und normiert, Helligkeitswert ergibt sich aus interpolierter Normale
Was sind Hüllkörper? Zweck in der Computergrafik? Hüllkörper sind einfache geometrische Körper, die eine komplexen Körper umschließen. In der Computergrafik werden sie zur Beschleunigung von zb Culling oder Clipping Algos verwendet.
Nenne die Standard Hüllkörper Die standard Hüllkörper sind: Kugel, Achsenparallele Bounding Box, Orientierte Bounding Box
Nennen Sie zwei Unterschiede zwischen perspektivischer und paralleler Projektion. Perspektivische Projektion: •Längenverhältnisse ändern sich •Winkel ändern sich •parallele Geraden bleiben nicht parallel Parallele Projektion: •„weniger Realismus“ in der Darstellung •Winkel ändern sich i.A. nicht •parallele Geraden bleiben parallel •Längenverhältnisse bleiben gleich
Nennen Sie einen Bereich, in dem parallele Projektionen bevorzugt werden und erklären Sie warum Parallele Projektionen werden in der Medizin bevorzugt. In der Medizin sind die Längen und Abstände relevant und sollten sich daher nicht verändern.
Nennen und beschreiben Sie zwei Beispiele für die Anwendung von 3D-Daten 3D-Stadtmodelle: ○Verbessertes Verständnis des Bebauungsplans ○Interaktives Erfahren der geplanten Veränderungen ○Realistische Abbildung der Gebäude ○Interaktives Navigieren in Echtzeit 3D Modell erstellen aus Fotos ○Erstellung möglich mit Hilfe von Photogrammetrie ○Über ein Live-Kamerabild eines Smartphones ○Nutzung für Augemented Reality
Wie können sehr große Oberflächennetze effektiv gerendert werden? Was muss anschließend noch durchgeführt werden und wieso? ●Sehr große Oberflächennetze können durch Mesh-Reduktion effektiver gerendert werden, da weniger Vertices durchlaufen werden müssen. ●Anschließend ist noch Mesh-Glättung notwendig, da die resultierende Darstellung sehr kantig aussieht.
Nennen Sie die drei in der Vorlesung vorgestellten Arten von Culling und beschreiben Sie sie ●Backface-Culling: Zum Betrachter gerichtete Rückseiten werden nicht gezeichnet, d.h. solche Polygone, deren Normalen vom Sichtpunkt wegzeigen. ●View-Frustum-Culling:Polygone, die sich ganz oder teilweise außerdem des View-Frustums befinden, werden nicht oder nur teilweise gezeichnet. ●Occlusion-Culling: Polygone werden nach Tiefe sortiert und nur gerendert, wenn sie nicht vollständig durch andere verdeckt werden. Transparenz muss hier unbedingt beachtet werden!
Was wird beider Polygon-Repräsentation von Isoflächen gemacht? ●Es wird ein Mesh berechnet, dass die Oberfläche repräsentiert
Wann muss Edge-Flipping bei der Erstellung einer Delaunay-Triangulation durchgeführt werden? Wie funktioniert es und welche Eigenschaften haben die Dreiecke danach? Edge-Flippingmuss durchgeführt werden, wenn sich im Umkreis des aus der Delaunay-Triangulation resultierenden Dreiecks ein weiterer Punkt befindet. Dabei wird dieser Punkt mit dem Dreieck verbunden und eine Kante des Dreiecks so getauscht, dass sich in den beiden Umkreisen der neu entstehenden Dreiecke keine weiteren Punkte mehr befinden. Sehr spitze Winkel und bzw. sehr lange oder dünne Dreiecke werden vermieden.
Beschreiben Sie die Faktoren, die die Laufzeit des jeweiligen Algorithmus maßgeblich beeinflussen. ●Marching-Cubes berechnen zuerst die Isoflächeals ein unstrukturiertes Polygonnetz, das dann von dem gewünschten Blickpunkt gerendert wird. ●Die Größe des zu rendernden Bildes in Pixel. Je mehr Pixel, je mehr Strahlen müssen berechnet werden.
Nennen Sie einen Vor-und einen Nachteil von Volume Rendering gegen über Marching Cubes. •Vorteil: Die präsentierten Ray-Casting-Bilder liefern oft bessere Einblicke als Bilder, die von Marching-Cubes erzeugt wurden. •Nachteil: Das Volumen muss neu durchlaufen werden, wenn sich der Blickwinkel ändert.
Welche Informationen müssen für das Rendering einer 3D-Szene gegeben sein? Nennen Sie zusätzlich zu jedem Punkt ein Beispiel. Objekt-Geometrie(zb. Haus) Transformationen(zb. für die drehung und skalierung des hauses) Material (welche oberfläche hat das objekt) Kameras(Startposition, randverhalten der kameras) Lichter ( Helligkeiten, Position der Lichtquellen) Spezial-Effekte(Bewegung von Objekten)
Wie ist es möglich, in einem X3D-Dokument bestimmte Elemente mehrfach zu zeichnen, ohne diese mehrfach zu definieren? X3D definiert den sogenannten DEF/USE- Mechanismus , es wird ein Knoten mittels DEF definiert und später mit einem anderen Elternknoten durch platzhalter-kindknoten mit Verwies USE verbunden
Welche bekannten Szenengraph-Standards gibt es noch neben X3DOM? Nennen Sie mind. zwei und beschreiben Sie diese kurz. WebGL: ist eine API, in JavaScript, mit der interaktive 3D -Grafiken visualiert werden können, die meisten Browser sind dafür kompatibel 3DMLW: Eine XML-Basierte Sprache, zur Repräsentation von interaktiven 3D und 2D Inhalten.
Erklären Sie den Unterschied zwischen Helligkeit und relativer Helligkeit Die relative Helligkeit, ist die Helligkeit, die im vergleich zu einer als weiß erscheinenden Fläche im Bild wahrgenommen wird. Die (absolute) Helligkeit, wird an der Lichtintensität an einem Punkt, unabhängig vom Rest des Bildes gelesen.
Erklären Sie, was achromatische Farben sind und geben Sie drei Beispiele dazu. Die achromatische Farbe ist die Farbe wahrgenommen ohne den eigentlichen Farbton. Also der Grad an Farbigkeit unabhängig von der Helligkeit oder dem Farbton. Bei RGB ist dies beispielsweise an den Differenzen der einzelnen Farbkomponenten messbar.
Welche Technischen Farbräume gibt es? (s)RGB, HSI, YCbCr, CMY(K)
Erklären Sie, bei welchen diskreten Spektren welche Farben wahrgenommen werden und nennen Sie mind. 4 wichtige Farben. Rot(Radiowellen), Grün(uvstrahlen), Blau (cosmic rays), Gelb(infrarot) CHECKEN??$
für was steht HCI Human-computer-Interaction
Was besagt Moors Law Leistungsfähigkeit der elektronischen Recherner wächst exponentiell mit der Zeit
Was besagt Darwins Law Die Kapazität von Menschen ist (fast) konstant
Lightness? Brightness? Kontrast? Lightness(Realtive Helligkeit): Die Helligkeit einer Fläche relativ zur Helligkeit einer gleich beleuchteten Fläche die weiss erscheint. Brightness(Helligkeit): Attribut der Farbwahrnehmung, nach dem eine Fläche mehr oder weniger Licht auszustrahlen scheint Kontrast: Unterschied zu hell und dunkel Bereich eines Bildes
Nennen sie beispiele für: Visuelle Ausgaben Explizite Eingaben Implizierte Interaktion 1.Windows, Icons,Menu, Grafik 2.Maus, Tastatur, Sprache, Gestik 3."kontextinformation", Sensorik
Was ist die Depth Cue Theorie? Welche Kategorien gibt es? -Viuselle Systeme basieren auf Raumwahrnehmung auf Hinweisreize 1.Binokulare DepthCues (mit 2Augen) 2. Pictorial DepthCues (mit einem Auge) 3.Dynamische DepthCues (Animation..)
Nenne mir 3 Pictorial Depth Cues und gib mir beispiele Fokus & Blur: Verdeckung: Schattierung: Luminare Änderung: Beleuchtung:
Wie nennt man Nachtsehen und Tagsehen auch? Nachtsehen: Skotopisch- stäbchen Tagsehen: photopisch- zapfen
Erkläre die Signalverarbeitung in der Retina Horizontale Zellen -Kombinieren mehrere Rezeptoren einer Region Amakrin Zellen -Zeitliche Verarbeitung Bipolare-Zellen -"on" bipolare zellen = aktiv bei licht -"off" bipolare zellen= gehemmt bei licht Ganglien Zellen -Integrieren Informationen
Welcher Teil des Auges ist für die Scharfstellung (Akkomodation) verantwortlich? Optische abbildende Elemente : Linse
Was ist die Funktion der Iris? Blendenmechanismus
Wie nennt man den Blinden Fleck in der Retina? und Wie heißt der bereich mit der höchsten auflösung in der Retina(Netzhaut) Blinderfleck= papilla nervi optici =Sehrnerv Höchste auflösung = fovea centralis
Nenne mir die 3 Stufen des Modular model of mind 1. Perception (sensory) 2.decision(cognition) 3.response(motor)
Was sind Nicht-textuelle Dokumente ? -Automatisch erzeugte annotation die meist nur syntaktische infos enthält(dateigröße, pixelanzahl...) -Semantische Informationen manuell annotiert(aussehen, funktion/einsatzzweck,Stil..) -sprache ist ungenau
Was ist ein generalisertes Dokument? Alle möglichen Formen von Dokumenten die irgendwelche Inhalte haben. dh Dokumente sind nicht zwangsläufig nur aus Texten.
Nennen Sie drei Möglichkeiten -außer Text- als Eingabe in eine Query. text, images, location, speech, sound, sketches, 3dmodelle
Für was steht FFT? und für was DFT? Fast Fourier Transform Diskrete Fourier Transformation
Welche arten von Compressive Sensing gibt es? FFT und Compressive Sampling/Sensing
Welche Methoden gibt es zur Bildverbesserung? Im Ortsraum: Direkte Manipulation der Pixelwerte im Bildbereich -Pixeloperationen -filteroperationen Im Frequenzraum: Bildtransformation -DFT:Discrete FourierTransformation -DCT:Dicrete Cosinus Transformation -Rücktransformation in Bildbereich
Was ist ein Histogramm und für was verwendet man es? ein Diagramm das die statische Verteilung von Grauwerten visualisiert oder Graphische Darstellung der Häufigkeitsverteilung metrisch skalierter Merkmale.
Wie nennt man Grauwert Abbildung im Kontext mit Pixeloperationen? Manipulation eines Pixels unabhängig von seiner Nachbarschaft: Grauwert Abbildung = (Mapping)
Was ist: Bilddynamik Bildkontrast Bildhelligkeit 1.Bereich reeler Lichtintensität, der auf die Grauwertsskale abgebildet wird. 2.Bereich der grauwertsskala, der zur Darstellung der Bildinformation ausgenutzt wird 3.Beleuchtungsstärke (Grauwert)
Was ist Thresholding? Eine Pixeloperation: Binärisierung / Thresholding Thresholding der Grauwerte eines Bildes
Was ist Fensterung? Hervorheben eines bestimmten Intensitätsintervall im Bild
Was ist Kontrastspreizung Abbildung der Grauwerte auf eine neue Grauwertsskala
Was ist Mittelung? Unterdrückung von unkorrelierten Rauschen durch Mittelung über k Aufnahmen
Was versteht man unter Deblurring von Bildern? Blurring:Bezeichnet die Weichzeichnung eines Bildes oder Teil eines Bildes Deblurring: das gegenteil davon. D.h. die rekonstruktion eines weich gezeichneten Bildes
Da der Blurring Kernel unendlich klein werden kann (somit fast durch null dividiert) werden pixel so klein dass sie nicht mehr dargestellt werden. Was tut man? Inverser Filter: ist ein Restaurierungsfilter für Störungsbeseitung das gestörte bild wird in Frequenzraum transformiert und kann mittels störfunktion bereiningt werden
Was tut der Wiener-Filter? Er regularisiert Rauschen durch Anwendung im Fourierraum
Was ist der Unterschied zwischen Mehrschrittverfahren und Einschrittverfahren? Im Gegensatz zu Einschrittverfahren, nutzen Mehrschrittverfahren die Information aus den zuvor bereits errechneten Stützpunkten.
Was ist Diffusion? Beschreibt die Konzentration/Stärke der Bildglättung
Was ist ein Gradient ? Vektor mit Ableitung aller Variablen der partiellen Differentialgleichung
Was tut Perona Malik? Entfernt Rauschen ohen die signifikaten Teile des Signals zu verändern, durch iteratives blurring im bitraum
Wie lautet die Definiton von Energie? Hier: Energie eines Bildes sagt aus wie viel Intensität in den Pixeln vorhanden ist. minimierung der Energie führt zum optimalen Bild
Was sind die 4 schritte des Ray Casting? Was ist ray casting? (1) Ray Casting (2) Sampling (3) Shading (4) Compositing. Eine schnelle Methode zur Volumenvisualisierung?
Was ist Denoising? Verfahren um Bildrauschen zu entfernen
Was ist Clipping und was ist Culling? Clipping: Abschneiden von Objekten am Rand eines gewünschten Bildschirmausschnittes Culling: Prinzipien nach denen getestet wird ob ein Objekt aktuell sichtbar ist, um nicht sichtbare objekte zu verwerfen(performance gewinn)
Was ist das Kanonische Sichtvolumen? Sichtbarkeit=Sichtbar ist der dem Auge am nächst liegende Punkt- wenn das Objekt transparent ist, ist der dahinterliegende Punkt auch sichtbar
Was ist Rasterisierung und was ist Quantisierung? Rasteriserung: Umwandlung einer Vektorgrafik in eine Rastergrafik, Primitive werden in Pixel zerlegt Quantisierung: Bewertung der Helligkeit eines Pixels
Was ist der Unterschied zwischen Perspektivischen und Parallelen Projektionen? bei Perspektivische Projektionen treffen sich die strahlen im Augpunkt (projektionszentrum) bei Parallelen Projektionen sind die Projektionsstrahlen parallel
Wie kann man 3D Daten erfassen? Laser Scanning -Laserbeamer projeziert auf Oberfläche
Was sind Range Images? Tiefenbilder: r(u,v)->Tiefeninformationen Pixelinfo als 3D-Punkt: (u,v,r(u,v))
Was ist eine planare Projektion ? Planare Projektionen projizieren Kartendaten auf eine ebene Oberfläche, die den Globus berührt.
Welche Arten von Volumenvisualsierung gibt es? Indriekt: - Generierung einer zwischendarstellung des Volumens z.b. Marching Cubes -Rendering der resultierenden Geometrie Direkt: -Visualisierung ohne Generierung einer Metadarstellung. -Daten welche optischen Eigenschaften zugeordnet sind -Datenvisualisierung durch Zusammensetzen optischer Eigenschaften
Was ist das Density Ermitter Modell für ein Modell? Eins fürs Volumenrendering. -Man betrachte nur Emission und Absorption -Jeder Voxel in der Datenmenge ist eine kleine Lichtquelle -Das Licht wird schwächer während es durch die Volumendatenmenge wandert -Das Medium ist eine homogene Dichtewolke
Was ist Sampling ? Das Abtasten einer Frequenz
Was ist der Unterschied zwischen Back-to-Front Komposition und Front-to-Back Komposition? Back-to-Front-Komposition: An der Abtastposition am Ende des Volumens mit dem Zusammensetzen beginnen In Richtung des Sichtpunktes gehen und dabei Anteile berechnen Front-to-Back-Komposition: An der Abtastposition am Anfang des Volumens mit dem Zusammensetzen beginnen In Richtung des Endes gehen und dabei Anteile berechnen
Was ist ein Voxel? Volumenelement: (zusammengesetzt aus dem englischen volume vox und el von elements) bezeichnet in der Computergrafik einen Gitterpunkt („Bild“punkt) in einem dreidimensionalen Gitter. Dies entspricht einem Pixel in einem 2D-Bild
Was ist Rendering? Bildgenerierung
Was ist ein Szenegraph und nenne seine Eigenschaften, Ein Szenegraph ist eine Datenstruktur Eigenschaften: Ist gerichtet, azyklisch, besitzt einen wurzelknoten, mehrer Elternknoten möglich (mit DEF/USE)
Was ist X3DOM? ein deklarativer 3D Szenegraph in HTML
Was können wir mit Informationen nicht anstellen? bezug auf 3D Informationen sind abstrakt also können wir sie NICHT als 3D Objekte darstellen
Was ist eine Gute Visualisierung? Eine die Daten nicht verzerrt und Dateninformationen behält: keine Überladung, keine Verzerrung, mit legende
Nenne mir die 1D Visualisierungstechniken Kuchendiagramm Balkendiagramm Zeitreihen Problem: Zu viele Zeitreihen zu viele Unterteilungen
Nenne mir die 2D/3D Visualisierungstechniken Scatterplot Problem: Overplotting
Mehrdimensionale Visualisierugstechniken Scatterplotmatrix Parallele Koordinaten
Was beinhaltet Human Interactions? 1. View Transformations: Zooming, panning 2. Visual Mapping: Datenauswahl für Abb. 3. Datatransformation: Änderung der Datennormalisierung
Was ist Panning? Panning ist eine GUI-Funktion und bedeutet das Verschieben eines Bildausschnitts
Was ist Farbe? Farbe ist diejenige Gesichtsempfindung durch die zwei zueinander grenzende strukturlose Teile des Gesichtsfeldes bei eindeutiger Beobachtung mit unbewegten Auge alleine unterscheiden können
Welche Farbattribute gibt es? 1.Helligkeit(Brightness) 2.Relative Helligkeit(Lightness) 3.Farbton(Hue) 4.Farbigkeit(Colorfulness) 5.Bundheit(Chroma)
Wie kann man Sättigung beschreiben? Durch Helligkeit und Farbigkeit
Unterschied zwischen Bezogenen und Unbezogenen Farben Bezogene werden in Bezug zu anderen Farben wahrgenommen Unbezogene werden isoliert von anderen Farben wahrgenommen
Nenne sie die Bestandteile für die Farbe wichtig ist (Aufnahme Verarbeitung Kommunikation Reproduktion), von Bildern
Farbton? Farbton: Attribut der Farbwahrnehmung, nachdem eine Fläche gleich den folgenden Farben erscheint: Rot, Grün, Blau oder Kombination aus 2 der Farben = Achromatische Farbe: Wahrgenommen OHNE farbton
Chroma? Chroma (buntheit):Farbigkeit einer Fläche relativ zur Helligkeit einer gleich beleuchteten Fläche, die weiss erscheint
Colorfulness? Colorfulness(Farbigkeit): Attribut der Farbwahrnehmung, nach dem eine Fläche als mehr oder weniger farbig empfunden wird.
Metamerie? Zwei Farbreize g,f(g != f) für Ag =Af heißen Metamere f= farbreiz g=farbreiz A= Spektralwertmatrix Es wird zwischen Beleuchtungsmetamerie und Beobachtermetamerie unterschieden
Welche CIE- Farbräume gibt es? CIEXYZ: benutzt für Darstellung des Farbumfangs von Monitoren CIELAB: Gegenfarbraum LCh: Zylindrische Koordinaten von CIELAB
Welchen Technischen Farbräume gibt es? Geräte RGB: Geräte unabhändige RGB: YCbCr: HSI(HSV;HSL) CMY/CMYK
Was sind Cone fundamentals? sind die spektralen Empfindlichkeiten der Zapfen multiplziert mit der Transmission der Augenoptik.
Was ist Chromatische Adaption? beschreibt die weitgehend, unabhängige Regulierung der Mechanismen beim Farbsehen.
Nenne mir Farbwahrnehmungsphänomene Crispening Effekt: Der wahrgenommene Farbunterschied zweier Farbreize wird durch einen ähnlichen Hintergrund vergrößert Stevens Effekt: Kontrast steigt mit der Leuchtdichte...Dunkele Farben sehen dunkler aus als helle Farben heller aussehen Hunt Effekt: Farbigkeit steigt mit der Leuchtdichte
Was besagt das von Kries Modell? 1. Jeder Zapfen wird individuell adaptiert 2. lineare Transformation
Was ermöglichen Farbwahrnehmungsmodelle? Ermöglichen es eine Anpassung der Farbreize für den Farbabgleich bei unterschiedlichen Beleuchtungsbedinungen
Nenne mir Farbwahrnehmungsmodelle CIECAM2 s(patial)-CIELAB iCAM
Nenne mir Interaktionsmöglichkeiten 1.command-line(Terminal) 2. Menu-based Interface(Menu) 3.Form-Fill-In(Formulare) 4.Question & Answer ->Wizard 5. Direkte Manipulation ->Methaphors 6. 3D Umgebung 7.Natürliche Sprache 8.Gesten
Was ist ein Iteratives Design? Interaktionsdesign ist ein iterativer Prozess
Was sind die Fundamente von User-Centered Design (UCD) -Früher Fokus auf die Benutzer & ihre Aufgaben -Andauernde Bewertungen bezogen auf Leichte Erlernbarkeit und Benutzbarkeit -Iteratives Design
Für was steht UCD? User-Centered Design
Nenne mir die UCDs aus der Vorlesung 1.Waterfallmodell 2.Spiralmodell 3.V-modell 4.DynamicSystemDevelopmentsMethod (DSDM) 5.Design Process Modell
Für was steht WIMP? Windows Icons Menus Pointers
Nenne mir die Interface Components aus der Vorlesung 1.WIMP 2.MDI 3.SDI 4.TDI 5.Dialog Boxes 6.Checkboxen 7.RatioBoxen 8.Comboboxen 9.Listboxen 10.spinner 11.slider
was ist der unterschied zwsichen MDI und SDI? MDI (Multiple Document Interface): Anwenderzentrich SDI(Single Document Interface): Dokumentenzentrich
Für was steht TDI? Tabbed Document Interface (Variante von MDI)
Was ist ein Menu? eine Liste von Aktionen, die von Programmangezeigt wird.
Welcher Eigenschaft hat eine Metrik ? Definition hinschreiben oder den Name 1.Nicht-Negativiät 2.Definitheit 3.Symmetrie 4.Dreiecksungleichung
Welche zwei der Metrik Eigenschaften, verletzten Bilder ? Symmetrie Dreiecksungleichung
Was ist ein Deskriptor? Deskriptor= beschreibt etwas. Sie werden aus Inhalt der Dokumente (mit hinblick auf eigenschaft) berechnet Wahl eines Deskriptors sollte abhängig sein von: Problemstellung Semantik der Objekte Verfügbaren Daten
Was ist ein optischer Spalt? Eine Blende mit einer schmalen, länglichen, meist rechteckigen Öffnung. Schlitzblenden werden oft zum Selektieren erwünschter Lichtspektralanteile, zum Ausblenden unerwünschten Lichts oder zur Strahlformung verwendet.
Was besagt das Whittaker-Shannon Abtasttheorem? kurz gesagt:" Die Samplingdistanz sollte kleiner als die Hälfte der Rasterauflösung sein!" Existiert für eine Funktion f(x) eine endliche Grenzfrequenz uG, so dass das Spektrum F(u) = 0 für |u| > u klein G, dann ist die abgetastete Funktion f(x) aus den Abtastwerten f(nΔx) fehlerfrei rekonstruierbar, sofern die Abtastfrequenz Δx-1 mindestens doppelt so hoch wie u klein G ist: 1/Δx > 2uG
Was ist ein Binomialfilter? x
Welche filter haben wir bearbeitet im Ortsraum? Tiefpass-filter(ortsraum): -„averaging filters“ (Weichzeichnungsfilter) -Mittelwert Filter(boxfilter 3x3) -Gaussian Filter(Binomialfilter) Hochpass-filter(ortsraum): -Erste Ableitung/Differenzfilter (partielle Gradienten) -Zweite Ableitung(Laplacian-Filter)
Welche Pixeloperatioenn hatten wir besprochen? -Negativ -Binärisierung / Thresholding -Fensterung -Kontrastspreizung -Dynamikkompression -Gammakorrektur (Bildschirm!) -Helligkeit -Histogrammausgleich -Differenz -Mittelung
Was ist der Unterschied zwischen Frequenzraum und Ortsraum? Ortsraum: Das Bild wird als 2-dimensionales Signal dargestellt: Signal = G (x,y). G ist der Grauwert an den Ortskoordinaten x, y, so wird das Bild mit Zeilen und Spalten aufgebaut. Der Wertebereich für G liegt bei einer 8-bit Darstellung bei 0-255. -Im Frequenzraum wird das Signal als Zusammensetzung aus einzelnen Grundfrequenzen (Elementarwellen) beschrieben.
Was nutzen Filteroperationen? Filterung dient dazu, in einem Bild Erwünschtes von Unerwünschtem zu trennen. z.B. bestimmte Informationen, die im Bild nur schwach ausgeprägt sind, zu verstärken oder Bildstörungen und Rauschen herauszufiltern.
Welche Räume gibt es um ein Bild zu beschreiben? Es gibt 2 Räume in denen man ein Bild beschreiben kann: 1. Ortsraum 2. Frequenzraum
Was bringt uns die Fouriertransformation? Die Fouriertransformation, überführt ein Bild vom gewohnten Ortsraum in den Frequenzraum.
Was ist die Amplitude? Koeffizienten zu den einzelnen Frequenzen im Frequenzraum sind die Amplituden, mit denen die Frequenzen im Signal vorkommen
Was ist ein Hochpass Filter? Der Hochpass-Filter ist eine Methode zum Nachschärfen von Bildern. Der Filter sucht die Kanten im Bild, das heißt Stellen großer Helligkeitsunterschiede. Diese Kanten erhält der Filter in einem Radius, der Rest des Bildes erscheint als konturlose, graue Fläche.
Was ist ein Tiefpass Filter? Tiefpassfilter lässt nur tiefe Frequenzen durch, im frequenzraum ist die periode jetzt sozusagen glatter weil die einen wellen entfernt wurden -> das bild ist weichgezechnet
Was ist der Laplace-filter? Der Laplace-Filter bzw. diskrete Laplace-Operator ist ein Filter zur Kantendetektion, der den Laplace-Operator (Summe der beiden reinen zweiten Ableitungen) approximier
Für was steht JPEG? Joint Photographic Experts Group
Als was sind die Variablen Y,Cr,Cb definiert? Kontext: Farbräume. Y: Helligkeitswert Cr: Abweichung vom Grau in Richtung rot Cb: Abweichung vom Grau in Richtung blau
Was besagt der Satz von Bayes? „Der Satz von Bayes ist ein mathematischer Satz aus der Wahrscheinlichkeitstheorie, der die Berechnung bedingter Wahrscheinlichkeiten beschreibt.“
Was ist Komposition? -Akkumulation der abgetasteten, klassifizierten und beleuchteten Werte -Numerische Approximation der Volumen-Rendering-Gleichung
Was ist Aliasing? im Bereich der Signalanalyse Fehler bezeichnet, die auftreten, wenn im abzutastenden Signal Frequenzanteile vorkommen, die höher sind als die halbe Abtastfrequenz (Nyquist-Frequenz). Aliasing kann einerseits durch die Nichtbeachtung des Abtasttheorems (zu geringe Abtastfrequenz) beim digitalen Abtasten von Signalen auftreten und andererseits, wenn das abzutastende Signal von einem Störsignal überlagert ist, das seinerseits Frequenzen enthält, die höher als die Nyquist-Frequenz sind.
Was ist Culling? Culling: löscht vielecke (polygone) von der Wiedergabe-Pipeline, die nicht sichtbar sind.
Was ist meshreduktion? Was ist Meshglättung? Was ist Laplacesche Glättung? -Meshreduktion: Reduziert die Gesamtanzahl der zu rendernden Polygone -Meshglättung(Smoothing): Artefakte reduzierend und entfernt Löcher. -Laplacesche Glättung: Reduktion hochfrequenter Oberflächeninfos(reduktion von krümmung)
Projektionstransformationen sind ______ affine Abbildungen. (Transformation) keine
Inhomogenen Koordinaten sind 1 ____ Dimensional. (Transformation) +n ? vl 8 folie 18
Welche Schritte muss man machen, um ein Objekt um eine beliebige Achse zu drehen ? (Transformation) 1.Verschiebung des Rotationszentrums in den Ursprung 2.anschließende Rotation und 3.Zurückverschiebung in das Rotationszentrum
Was gibt es noch für einen filter außer hoch/tief pass filter? Bandpassfilter
Welche Arten von Farbräumen gibt es? Es existieren fünf wesentliche Modelle, die sich in untergeordnete Modelle unterteilen lassen: CIE, RGB, YUV, HSL/HSV und CMYK. beispiele
Welche Koordinaten aus Sicht der Grafikpipeline gibt es? 1.Objektkoordinaten (object coordinates): legen Lage von 3D-Objekten lokal fest 2.Weltkoordinaten (eye coordinates): beschreiben die gesamte Szene in 3D 3.Projektionskoordinaten (clip coordinates): erhält man nach Anwendung der Projektionstransformation (parallel oder perspektivisch) 4.Normierte Koordinaten (normalized device coordinates) 5.Bildschirmkoordinaten (window coordinates): stellen Szene in Fenster einer gewählten Größe und Position dar
Was tut der Painters Algorithmus? Zuerst werden alle Polygone ihrer Tiefe nach sortiert (Tiefensortierung) und dann werden sie der Reihenfolge nach gezeichnet. Durch das Überzeichnen der Bildanteile, die normalerweise nicht sichtbar sind, wird das Sichtbarkeitsproblem gelöst.
Was ist Farbsubsampling? Mit Farbunterabtastung wird bei der Bildaufnahme ein Verfahren bezeichnet, das der Reduzierung der benötigten Datenmenge dient, beispielsweise, um den benötigten Speicherplatz zu reduzieren oder die benötigte Übertragungsbandbreite (u.a. bei nachrichtentechnischen Systemen) zu beschränken
Welche Visualsierung wurde hier verwendet? Node-Link Diagramm Typ: Hierachien
Welche Visualsierung wurde hier verwendet? Knotenlink Diagramm Typ: Grapen/Netzwerke
Nenne mir die Klassischen Perspektiven?
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