Tecniche di elaborazione delle immagine Parte I: Luce, materia e colore Docente: Prof. Paolo Ugo Università Cà Foscari di Venezia

Tecniche per l’elaborazione delle immagini Interazioni luce-materia La percezione del colore La misura del colore: colorimetria L’acquisizione del colore e dell’immagine: fotografia L’elaborazione dell’immagine attraverso l’elaborazione digitale del colore

COLORE COLORE E’ INFLUENZATO DA: Natura della luce Proprietà del materiale che interagisce con la luce Sistema con cui viene percepito NASCE DA INTERAZIONE TRA MATERIA E LUCE E DI QUESTE COL SISTEMA DI PERCEZIONE/ELABORAZIONE OCCHI/CERVELLO UMANO

Colore verde di una foglia: esiste perché ci sono: -La luce del sole che irradia la foglia -La clorofilla che assorbe parte della luce e ne riflette un’altra parte -L’occhio che percepisce l’effetto dell’interazione tra luce e materia.

CAUSE DEL COLORE CAUSE FISICHE DI COLORE: Rifrazione, diffusione, interferenza, diffrazione della luce CAUSE CHIMICHE: Assorbimento ed emissione di luce da parte di atomi/molecole

LUCE Modello ondulatorio: luce come onde elettromagnetiche oscillanti; spiega le proprietà ottiche, ma non l’assorbimento e l’emissione da parte di atomi, molecole, materiali vari. Modello corpuscolare: luce come flusso di particelle discrete (fotoni) di energia E=h (h=6.6 x10-34 J/s).

Lo spettro elettromagnetico

Diffusione della luce

Diffrazione 2d sen  = n 

Diffrazione in un CD

Colore “fisico”: diffrazione Penna di pavone Penna di colibrì

Sorgenti di radiazione elettromagnetica: CORPO NERO Definizione: Corpo nero = “Assorbitore” ideale di radiazione elettromagnetica Come si realizza: cavità con pareti isolanti, pezzo di carbone Causa dell’emissione: riscaldamento del corpo nero (Gustav Robert Kirchhoff); agitazione termica Spettro emesso: radiazione di energia viene ripartita su tutte le frequenze, ma ad una certa frequenza c’è emissione più alta; Massimo di emissione dipende da T (°K); si sposta a frequenze più alte con T (Wilhelm Wien).

Lampada ad incandescenza Radiazione solare (luce bianca)

Alla temperatura del corpo nero possiamo associare un colore (radiazione) emessa www.olympusmicro.com/primer

Temperatura colore di diverse sorgenti Temperatura colore di una sorgente = temperatura assoluta (°Kelvin) a cui devo scaldare il corpo nero per ottenere un’emissione analoga a quella della mia sorgente

Colore e natura chimica della materia Assorbimento (ed emissione) di radiazioni elettromagnetiche da parte di atomi e molecole (spettroscopia).

Effetto fotoelettrico e teoria quantistica Dati sperimentali (P. Lenard,1899) Un metallo colpito da un fascio di luce monocromatica emette elettroni Il numero di elettroni emessi cresce con l’intensità del fascio La velocità degli elettroni dipende dalla frequenza della luce, non dall’intensità del fascio Spiegazione (A. Einstein, 1905): la luce trasporta pacchetti di energia E=h x 

Effetto fotoelettrico e teoria quantistica

Ancora sulla teoria quantistica h = 6.62 10-27 erg/s La teoria quantistica vale per tutta la fisica; la quantizzazione dell’energia è trascurabile per i fenomeni macroscopici, descritti dalla fisica classica

QUANTI E STRUTTURA ATOMICA Gli atomi assorbono ed emettono luce a lunghezza d’onda ben definita (spettri a righe), dipendente dallo loro natura chimica (N.Bohr, 1913)

Trasmissione della luce e filtri ottici

MOLECOLE E COLORE

Spettri atomici e molecolari

LEGGE DI LAMBERT-BEER: A =  b c