Editing TU Wien:Einführung in Visual Computing VU (W. Kropatsch, W. Purgathofer, R. Sablatnig)/Fragenkatalog Test 1

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== Computergraphik ==

<quiz>
{=== Pipeline und Objektrepräsentation ===}
+ Bei einer B-Rep wird nur die Oberfläche der Objekte beschrieben.
- CSG Objekte erlauben eine exakte Repräsentation von Objektoberflächen, haben jedoch einen höheren Speicherbedarf.
+ CSG Objekte stellen einen hierarchischen Aufbau eines Objektes durch Verknüpfung einfacher geometrischer Formen dar.
+ CSG-Objekte werden durch die Operatoren Vereinigung, Durchschnitt und Mengendifferenz beschrieben.
+ Da bei CSG alle Primitive konsistent sind (keine Löcher aufweisen) und die Operatoren aus konsistenten Teilen nur konsistent Objekte erzeugen, sind bei CSG alle Objekte immer konsistent.
- Der einzige Weg um CSG Objekte zu zeichnen ist sie in BRep Objekte umzurechnen.

{==== Quad- und Octrees ====}
+ Bei geometrischen Transformationen müssen Octrees oft komplett neu generiert werden.
+ Die Genauigkeit der Objektdarstellung in Quad-und Octrees ist generell abhängig von der Baumtiefe.
- Durch die hierarchische Objektdarstellung von Octrees lassen sich einzelne Teile im Octree sehr einfach transformieren.
+ Ein Octree ist die Erweiterung des Konzeptes des Quadtree auf drei Dimensionen.
- Ein Szenengraph ist eine genormte Datenstruktur zum Austausch geometrischer Daten.
- In einem Octree hat jeder Knoten mindestens acht Subknoten.
+ Octrees erlauben ein schnelles Durchsuchen bestimmter räumlicher Positionen eines Objektes.

{=== Transformationen ===}

+ Die Matrix-Schreibweise hat den Vorteil, dass durch Kombination von Grundmatrizen komplexe Transformationen mit nur einer Matrix dargestellt werden können.
- Für einen homogenen 2D Punkt (x,y,h) berechnet sich die tatsächliche x-Koordinate x‘ durch x‘=h/x.
- Mittels 3x3 Matrizen lassen sich alle geometrischen Transformationene von 3D Objekten darstellen.
+ Polygon Meshes können als Ganzes transformiert werden, indem man jeden Punkt (Bildpunkt, 3D-Punkt) mit einer Matrix transformiert.
? Rz(alpha) * S(x,y,z) = S(x,y,z) * Rz(alpha)
+ S(4,4,4) * S(5,5,5) = S(20,20,20)
+ S(x,y,z)^-1 = S(1/x,1/y,1/z)
- <math>T(x,y,z) = T(x,y,z)^{-1}</math>

{=== Farbe ===}
+ Die Netzhaut des Auges enthält Stäbchen für das Schwarz/Weiß-Sehen und 3 Zapfenarten für das Farbsehen.
- Die Purpurlinie des CIE Chromaticitydiagramms enthält spektralreine Farben.
- HSV schwarz ist wenn S=0.
+ Licht mit höherer Frequenz hat eine kleinere Wellenlänge.
- RGB kann alle menschlich wahrnehmbaren Farben darstellen.
- Rot-grün-blinde Personen sehen nur die Farben Rot und Grün.
+ Verschiedene Lichtspektren können den gleichen Fabreindruck erzeugen.

{ &nbsp;
|type="{}"}
Drucker verwenden das { CMYK } Farbmodell.
Der Raum der darstellbaren Farben eines Gerätes heißt { Gamut }.

{ &nbsp; }
+ Beim CMYK-Farbmodell steht K für „Key“ und entspricht der Farbe schwarz.
- Das CIE 1931 XYZ Farbmodell umfasst auch jene Farben, die der Mensch nicht sehen kann.
- Das RGB Farbmodell basiert auf den Prinzip der subtraktiven Farbmischung.
+ Das RGB Farbmodell kommt z.B. bei Monitoren zum Einsatz und weist jeder Farbe eine Koordinate zu, wobei [0, 0, 0] schwarz entspricht.
+ Die Farbmodelle HSV und HLS sind intuitivere Modelle, bei denen sich eine Farbkoordinate prinzipiell aus Werten für den Farbton, die Sättigung und Helligkeit zusammensetzt.
- Licht mit niedrigerer Frequenz hat eine kleinere Wellenlänge.

{=== Rasterisierung ===}
+ Baryzentrische Koordinaten können bei Polygon-Fill-Algorithmen hilfreich sein.
- Der DDA-Algorithmus verwendet im Gegensatz zum Bresenham-Algorithmus nur Integer-Operationen beim Rasterisieren von Linien.
+ Der Startwert <math>p_0</math> des Bresenham-Algorithmus wird berechnet durch <math>p_0 = 2\Delta y-\Delta x</math>.
- Sei A ein Eckpunkt eines Dreiecks, und &alpha; die zugehörige baryzentrische Koordinate: Je weiter sich ein Punkt P innerhalb des Dreiecks von A entfernt, desto größer wird &alpha;.
+ Die Odd-Even-Regel besagt: Zieht man von einem Punkt aus einen beliebigen Halbstrahl, so ist der Punkt innerhalb, wenn die Zahl der Schnitte mit der Kurve ungerade ist, ansonsten ist der Punkt außerhalb.
- Wenn die Summe der baryzentrischen Koordinaten für einen Punkt P größer oder gleich 1 ist, bedeutet dies, dass der Punkt P innerhalb des Dreiecks liegt.

{ &nbsp;
|type="{}"}
Beim Rasterisieren von Linien erzeugen der DDA- und der Bresenham-Algorithmus dasselbe Ergebnis, außer, dass Bresenham nur { integer }-Operationen verwendet.
Ein Punkt liegt außerhalb eines Dreiecks, wenn mindestens eine baryzentrische Koordinate { <0 } oder { >1 } ist.
Die Summe der baryzentrischen Kooridinaten, alpha, beta und gamma eines Punktes in einem Dreieck ist stets { 1 }.

{=== Viewing ===
Welche der folgenden Angaben fließen in das Viewing Koordinatensystem (View-Matrix) ein? }
- Art der Projektion (orthographisch, perspektivisch)
+ Blickrichtung der Kamera
+ Kameraorientierung
+ Kameraposition im Raum
- Normalabstand der Kameraposition zur Abbildungsebene

{ &nbsp; }
- Bei der perspektivischen Projektion bleiben die Tiefenwerte von Punkten erhalten.
+ Bei der perspektivischen Projektion bleibt die relative Ordnung der Tiefenwerte von Punkten erhalten.
- Die Viewport Transformation wandelt Kamerakoordinaten in Pixelkoordinaten um.
</quiz>

== Computer Vision ==

<quiz>
{=== CV-Einführung ===
Welche Eingabeparameter hat die plenoptische Funktion?}
- Bildkoordinaten
- Lichtintensität
+ Position des Auges
- RGB Farbwerte
+ Wellenlänge des Lichts
+ Zeit

{Was ist die Ausgabe der plenoptischen Funktion?}
+ Lichtintensität
- RGB Farbwert
- Wellenlänge des Lichts

{Warum ist auf einem in einer Szene platzierten weißen Blatt Papier kein Abbild der Szene zu sehen?}
- Das Licht wird vom Blatt nicht reflektiert.
+ Die Lichtstrahlen aus allen möglichen Richtungen überlagen sich.
- Die Lichtintensität ist zu hoch.

{=== Bildaufnahme ===}
+ 256 ist eine mögliche radiometrische Auflösung eines digitalen Bildes.
- Bei einem Color Filter Array (Bayer Pattern) werden nur 25% der Sensorelemente zur Messung des Grünanteils verwendet.
+ Bei einem Color Filter Array wird für jedes Pixel entweder der rote, grüne oder blaue Farbanteil gemessen.
+ Bei einer perspektivischen Projektion sind Objekte kleiner, je weiter sie von der Bildebene entfernt sind.
+ Die Brennweite hat einen Einfluss auf den Tiefenschärfebereich.
- Die fokale Länge hat keinen Einfluss darauf, wie groß Objekte auf der Bildebene sind.
+ Die Gamma-Korrektur ist eine nicht-lineare Punktoperation.
- Die plenoptische Funktion hat mehrere Ausgabeparameter, aber nur einen Eingabeparameter.
- Die sphärische Aberration führt zu Farbverfälschungen im Bild.
? Ein kleinerer Durchmesser der Blende führt zu einem kleineren Tiefenschärfebereich.
+ Farbe wird bei der plenoptischen Funktion nicht berücksichtigt.
+ Je größer die Brennweite, desto kleiner erscheinen Objekte im Bild.
+ Nach der Korrektur einer geometrischen Linsenverzerrung erscheinen gerade Kanten im Bild ebenfalls gerade.

{Camera Obscura}
+ Bei einer Lochkamera (Camera Obscura) geschieht eine perspektivische Projektion.
+ Das Loch (die Blende) sollte für eine optimale Abbildung so klein wie möglich gewählt werden.
- Die projizierten Bilder sind schwarz-weiß, die Farbinformation geht verloren.
+ Eine zu große Blende führt zu einem unscharfen Bild.
- Weiter entfernte Objekte erscheinen größer auf der Projektion.

{=== Bildcodierung und Kompression ===}
+ Bei der Lauflängenkodierung eines Bildes kann es auch zu einer Vergrößerung des benötigten Speicherplatzes kommen.
+ Bei der Lauflängencodierung (Run Length Encoding) kann eine höhere Kompressionsrate erzielt werden, je mehr aufeinander folgende Pixelwerte im Bild gleich sind.
+ Bei einer radiometrischen Auflösung von 10 Bit können 1024 unterschiedliche Grauwerte gespeichert werden.
- Bei Videos wird bei der Intraframe-Kompression nur der Unterschied zw. den Frames kodiert.
+ Bilder mit verlustbehafteter Kompression benötigen in der Regel weniger Speicherplatz als  Bilder mit verlustfreier Kompression.
- Lauflängenkodierung halbiert den Speicherbedarf maximal.
+ Lempel Ziv ist ein verlustfreies Kompressionsverfahren.
- Mit einem Vektor-Bildformat können keine Farbbilder gespeichert werden.
+ MPEG benötigt mehr Rechenzeit zum Codieren als zum Decodieren.
- PNG ist ein Vektorbildformat.
+ Sowohl bei verlustfreier als auch bei verlustbehafteter Kompression hängt der Kompressionsgrad vom Bildinhalt ab.
- Vektorbildformate wurden speziell für hochauflösende Fotografien entwickelt.
+ Vektorgrafiken zoomen verlustlos.

{==== JPEG ====}
- Bei der JPEG Komprimierung werden niedrige Bildfrequenzen stärker komprimiert als hohe Bildfrequenzen.
? Bei JPEG sind die Werte in der Quantisierungsmatrix für niedrige Frequenzen kleiner als die für hohe Frequenzen.
- Beim JPEG Verfahren wird ein Bild vor der Kompression in den CMY Farbraum umgewandelt.
- Bei JPEG wird nur die Grauwertinformation verlustbehaftet komprimiert, die Farbinformation bleibt komplett erhalten.
- Bei JPEG wird zur Codierung die diskrete Cosinus-Transformation einmal auf das ganze Bild angewendet.
- JPEG ist ein Kompressionsverfahren für Vektor-Bildformate.
+ JPEG kombiniert verlustbehaftete und verlustfreie Kompressionsmethoden.
+ Jpeg's Speicherplatz ist abhängig vom Bildinhalt.

{=== Punktoperationen ===}
+ Alle Punktoperationen berücksichtigen nur das aktuelle Pixel und keine Nachbarpixel.
- Bei einer Invertierung wird die Bildhelligkeit nicht verändert.
- Bei der Histogrammequalisierung geht es darum, die Anzahl der unterschiedlichen Grauwerte im Bild zu erhöhen.
+ Die Anzahl der Bins (horizontale Achse) eines Histogramms wird durch die radiometrische Auflösung bestimmt.
- Die Punktoperation I‘(u,v) = I(u,v)-1 nennt man Invertierung.
+ Durch die Punktoperation I‘(u,v) = 0,5·I(u,v) wird der Kontrast im Bild eines Gesichts verringert.
- Histogrammnormalisierung und Histogrammequalisierung sind zwei unterschiedliche Begriffe für dieselbe Operation.
+ Zwei unterschiedliche Bilder können das selbe Histogramm haben.

{=== Lokale Operationen ===}
+ Bei einem Gaußfilter hat der Koeffizient in der Mitte des Filters einen höheren Wert als die Koeffizienten am Rand des Filters.
- Der Median-Filter ist ein linearer Filter.
+ Der Mittelwertfilter ist ein Tiefpassfilter.
- Der Wert eines Histogramm-Bins kann die Anzahl der Pixel des Bildes übersteigen.
- Die Bildinvertierung kann mit einer einzigen Faltung des Bildes mit einem geeigneten Filter bewerkstelligt werden.
+ Die Faltung ∗ ist kommutativ: A ∗ B = B ∗ A.
- Die Schwellwertoperation kann mit einer einzigen Faltung des Bildes mit einem geeigneten Filter bewerkstelligt werden.
? Durch einen Maximumfilter wird die Bildhelligkeit verringert.
- Ein Medianfilter lässt sich auch durch eine lineare Faltung realisieren.
+ Ein zweidimensionaler Mittelwertfilter kann in zwei eindimensionale Filter geteilt werden, die nacheinander auf das Bild angewendet werden.
? Filter sind nur bis zu einer Größe von 3x3 separierbar.
+ Je größer der Filter, desto größer ist der Rechenaufwand für die Faltung pro Bild.
- Nichtlineare Filter verwenden die Faltung.
- Pixel mit dem gleichen Grauwert können nach einer Histogrammqualisierung unterschiedliche Grauwerte aufweisen.

{=== Edge-Filtering ===}
- Bei Kantendetektoren, die auf der 1. Ableitung beruhen, werden Kanten durch Nulldurchgänge in der 1. Ableitung detektiert.
+ Gradienten sind invariant zu Bildrotationen

{&nbsp;
|type="{}"}
Nennen Sie einen Filter zur Kantendetektion: { Sobel }

{=== Globale Operationen ===}
- Bei der Fourier-Transformation werden tiefe Bildfrequenzen unterdrückt.
- Bei der Hough Transformation zur Liniendetektion besteht das Akkumulator Array (Hough Raum) aus einer Dimension.
+ Im Fourierspektrum liegen die hohen Frequenzen näher am Rand als die tiefen Frequenzen.
+ Mittels der Hough-Transformation können neben Linien auch andere geometrische Strukturen detektiert werden.
</quiz>