Передача изображений, репродуцирование
Лекция 1
Обработка изображений
Общие подходы
Изобразительная информация - наиболее емкий источник сведений об окружающем мире. Трудно найти профессиональную область, не связанную с ее использованием. По результатам обработки фотоснимков облачного покрова земли, полученных со спутников, метеорологи формируют прогноз погоды. Медики используют снимки рентгеновских аппаратов, эндоскопов, томографов как эффективное средство диагностики. Изображения, созданные вручную или с помощью компьютерной графики, полученные обычной и специальной фотографической аппаратурой, переданные по электрическим каналам связи, а также отдельные кадры вещательных и специализированных ТВ используют в картографии, геологии, криминалистике, издательском и военном деле … Поэтому вопросы переработки, передачи, хранения и отображения графической информации весьма актуальны в современных научных исследованиях и разработках. Все это объединяет научно-техническая область, получившая в англоязычной терминологии название Imaging Science and Technology. Однако есть существенные различия в подходах, средствах и результатах обработки изображений применительно к различным целям и задачам. В свете проблем переработки иллюстраций на допечатной стадии эти подходы можно разделить на три такие группы:
- распознавание образов;
- машинная графика;
- передача изображений.
Распознавание образов
|
|
|
Для задач этого типа характерна необязательность представления выходной информации (результата обработки) в виде собственно изображения. Это могут быть таблицы, графики, текст, числа, используемые затем для принятия решений в управлении, или сигналы, формирующие те или иные воздействия в автоматике.
Специфика заключается также и в том, что, используя значительный объем исходной информации, результат решения таких кибернетических задач может быть в пределе представлен лишь одним битом. Обработка, например, дактилоскопических отпечатков для сопоставления с образцами, хранящимися в картотеке, может идентифицировать определенное лицо в качестве преступника или исключить его из числа подозреваемых. К такому же минимуму выходная информация может быть сведена, например, в видеосистеме автоматической отбраковки изделий на производственном конвейере.
Еще одним характерным признаком данного подхода является то, что значительная часть информации исходного изображения, не относящаяся к признакам распознавания, оказывается излишней (паразитной) или шумом.
Такой подход лежит в основе автоматизации клавиатурного процесса в переработке текста. Существовавшие поначалу как специальное оборудование оптические читающие устройства (ОЧУ) сегодня вытеснены компьютерными программами распознавания текста. Они присваивают цифровые коды знакам рукописной или печатной страницы, введенной в компьютер сканирующим устройством. Это позволяет далее обрабатывать, в том числе, и озвучивать текст с помощью соответствующих программ.
В репродуцировании такой подход присущ так называемым адаптивным методам, где режим обработки автоматически перестраивается с учетом специфики воспроизводимого изображения. Например, сложный, комбинированный оригинал разделяют по некоторым его признакам на полутоновый, штриховой, текстовый и другие объекты. Подобные изменения могут быть и локально-адаптивными, т.е. учитывать характер некоторой малой окрестности формируемого элемента изображения. Так, контур детали распознают с помощью дифференциального оператора, оценивающего градиент тона в заданной области, что позволяет далее изменять сюжет тем или иным образом в области самого контура или удалить фон за его пределами.
|
|
|
Машинная графика
В противоположность рассмотренной выше области, изображения, как источника информации на входе, здесь вовсе может и не быть, а графический образ, даже трехмерный или анимированный, является конечным результатом работы. Соответственно противоположным оказывается и соотношение объемов файлов на входе и выходе.
|
|
|
Компьютерную графику используют и в допечатных процессах для художественного оформления изданий на авторской, издательской, репродукционной стадиях и в рекламных бюро. Ее средства и принципы применяют:
- для синтеза изображений и элементов графического оформления в отсутствие изобразительных оригиналов как таковых;
- для изменения содержания иллюстрационных оригиналов, введенных в компьютер путем сканирования, и, в частности, для их редактирования или уже упоминавшейся сложной ретуши;
- с технологическими целями, например, для создания меток совмещения цветоделенных изображений в многокрасочной печати, а также ступенчатых и непрерывных тоновых шкал, шкал цветового охвата и других тестов контроля.
передача изображений, репродуцирование
Задачей основного направления обработки изображений является собственно репродуцирование - преобразование оригиналов в такие промежуточные образы (числовые массивы, печатные формы и т. п.), параметры которых обеспечивают необходимые характеристики копий. Это направление созвучно оптимальному кодированию изобразительной информации в передаче изображений в телевидении и компьютерных сетях. Такое кодирование обеспечивает наименьшие потери в канале связи с той или иной пропускной способностью и уровнем собственных шумов.
|
|
|
Как резюмирует табл. 2.1, по своим характерным признакам данный подход принципиально отличается от двух упомянутых ранее:
- собственно изображение служит здесь как исходной информацией, так и результатом работы;
- соответственно большими объемами данных оперируют как на входе, так и на выходе.
Табл. 2.1 Некоторые отличительные признаки основных подходов к обработке изображений
| Наличие изображения (на входе/ на выходе) | Объем информации (на входе/выходе) | |
| распознавание | есть / нет | большой /минимальный |
| машинная графика | нет / есть | минимальный /большой |
| передача | есть / есть | большой / большой |
Пропускная способность устройств вывода изображений тоже ограничена в отношении информации, заключенной в оригинале, по интервалу оптических плотностей, цветовому охвату и спектру пространственных частот. Оптимальное приведение информации оригинала к объему, вмещаемому копией, происходит именно на репродукционной стадии, тогда как режим работы устройства вывода строго нормализуют по его собственным критериям. Эта стадия служит тем гибким звеном, которое регулирует характер передачи копии значений тона, цвета и других параметров в основном по критерию достижения тождественности оригинала и оттиска. Современная технология данной стадии позволяет объективно управлять такими параметрами с шагом эквивалентным размеру печатного элемента порядка 25 - 40 мкм.
Тем не менее, даже самые современные системы обработки изображений, как и репродукционный процесс в целом, не обеспечивают до конца оптимальной передачи, в которой до копии доводилась бы именно та информация оригинала и именно в том ее объеме, который может воспринять получатель через свое зрение. В основе рациональной организации любого процесса передачи данных лежит принцип учета и согласования свойств трех основных компонентов информационной системы. Ими являются:
- источник информации;
- сама система или канал связи;
- получатель информации.
В репродукционном процессе этим компонентам соответствуют:
- изобразительный оригинал;
- процесс получения копии;
- зрительный анализатор человека.
Подобная система организована оптимально, если ее входные характеристики согласованы со свойствами источника информации (в данном случае изобразительного оригинала), а ее выходные характеристики (параметры копии) согласуются со свойствами получателя информации (зрения).
Примеры несовершенства существующего процесса преобразования изобразительных оригиналов схематически поясняет рис. 1.1. Шести- или восьмиразрядное кодирование предполагает передать значения тона и цвета с дискретностью в 1/64 или 1/256 диапазона этих параметров на оригинале. Так на копии будут воспроизведены градации, например, яркости всех участков, включая и одиночные мелкие штрихи. В то же время известно, что способность зрения различать тон и цвет резко снижается с уменьшением размеров деталей. Отличить, например, друг от друга яркость и цвет (зеленый или голубой) двух линий толщиной в 0,1 мм не так просто. По этой причине часть информации (1 на рис. 1.1) так и остается невостребованной получателем, несмотря на то, что пропускная способность его зрительного анализатора в целом выше, чем у передавшей ему эту информацию системы. С другой стороны, точность воспроизведения размеров мелких деталей и геометрии контуров на тоновой иллюстрации намного ниже той, которую обеспечивает печать. Эта часть информации оригинала (2 на рис. 1.1) утрачивается в силу специфики автотипии – разрушения тех же линий печатными элементами (растровыми точками) принтера. Четкость тоновых копий ограничена половиной частоты их растра и на практике, например, при его линиатуре 60 лин/см оказывается на порядок ниже четкости штриховой иллюстрации, имеющей лишь две градации тона. Сама по себе такой печатный процесс способен раздельно передавать элементы менее 30 мкм, т.е. с разрешением 300 лин/см.
|
| Рис. 1.1 Результаты неоптимального кодирования изображения: 1 – присутствующие, но неразличимые на копии различия тона и цвета мелких деталей; 2 – геометрия и резкость мелких деталей, утраченная в результате растрирования |
Более совершенна в указанном смысле система цветного ТВ, где цвет на мелких деталях отсутствует, т.к. в полной полосе частот вещательного канала, исходно ориентированного на черно-белую передачу, передается лишь яркостная компонента изображения. Однако это не снижает субъективного качества изображения на экране цветного ТВ-приемника. С учетом упомянутого свойства зрения аналогичным, оптимальным образом, в ряде случаев сокращают информационную избыточность иллюстрационных файлов.
Дата добавления: 2021-11-30; просмотров: 28; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!