Цветовая коррекция и цветовая компрессия

В некоторых программах для обработки цветных изображений предусматривается также возможность изменения только яркостной составляющей, чтобы, например, при осветлении изображения одновременно с изменением яркости не происходило изменений насыщенности. Иногда требуется изменить цветность изображения, например, чтобы устранить преобладающий цвет. Для его устранения лучше всего сравнить вносимое искажение цвета с цветом эталонного изображения и затем произвести коррекцию с помощью таблицы соответствия (рисунок *). Коррекция цветового тона с помощью этой функции производится во взаимодействии с маской. Для уменьшения объема занимаемой памяти при сохранения цветовых характеристик применяют компрессию по цвету.

 

Для цветовой компрессии можно выбрать уже имеющуюся в программе фиксированную палитру или определяемую самим пользователем. Рис 22.

 

 

 

Палитра Windows содержит такие цвета, которые перекрывают весь цветовой спектр. В программах Picture Publisher и Photoshop фиксированная палитра идентична с «системной». С помощью специального метода рассеяния можно, исходя из системной палитры цветов, добиться прекрасной имитации всего цветового спектра.

 

Цветовая компрессия несколько усложняется, если в требуется показать цветные и полутоновые черно-белые изображения. Для этого нужно преобразовать полутоновые изображения в палитровые, причем для цветных и полутоновых изображений нужно использовать одну и ту же палитру. Системная палитра содержит очень мало градаций серого. Как правило, для получения удовлетворительного качества достаточно 16 градаций серого при условии, что дополнительные градации будут имитироваться за счет рассеяния. При этом будет всегда оставаться достаточное число цветов для преобразования цветных изображений.

 

Набор изображений, которые должны быть показаны в ходе презентации, можно объединить в одно единственное изображение в естественных цветах, и после этого произвести его компрессию к 256 или 236 оптимизированным цветам. Затем эту палитру следует извлечь из изображения и использовать для цветовой компрессии отдельных изображений.

Вопрос на понимание -

 

Цифровые фильтры

Цифровой фильтр представляет собой не что иное, как матрицу коэффициентов, которая перемещается по изображению, причем элементы изображения приобретают новые значения с учетом значений соседних элементов. В большинстве случаев изображение разлагают на частотные составляющие (как при дискретном косинусном преобразовании), а затем исследуют влияние различных фильтрующих функций на распределение частотных составляющих. Таким способом можно определить матрицы, которые, если их правильно применить, позволяют получить «мягко прорисованное» изображение, добиться усиления скачков яркости или выделить контуры.

 

 

Прорисовка контуров.

 

При вводе изображение разлагается на ограниченное количество элементов, из-за чего переходы и границы объектов смягчаются и изображение выглядит размытым и нерезким. Такое ухудшение изображения может быть исправлено с помощью цифрового фильтра, усиливающего скачки яркости на границах объектов.

 

В случае прорисовки контуров матрица коэффициентов для фильтрации имеет следующий вид:

-1	-1	-1
-1	Х	-1
-1	-1	-1

 

В маске с девятью коэффициентами при обычном обострении контуров в каждой операции по девяти смежным входным значениям вычисляется только одно новое выходное значение. Это значение располагается как раз в фокусе маски. В этом состоит существенное отличие от рассмотренной выше операции усреднения, где за один цикл значения четырех элементов изображения заменяются одним. Кроме того, при прорисовке границ после каждой операции матрица смещается только на один элемент изображения. Обратите внимание, что для расчета всегда используются только неизмененные входные значения. Вычисленные выходные значения вносятся в новую битовую матрицу. Коэффициент Х определяет, какой процент второй производной добавляется к первоначальному изображению. Чем выше его значение, тем слабее эффект обострения. В принципе Х может выражаться и числом с плавающей точкой, однако компьютер выполняет вычисления с такими числами гораздо медленнее, чем с целыми числами. Для полутонового изображения с разрешением 640 х 480 элементов подробное вычисление должно производиться только для 478 строк, в каждой из которых содержится по 638 элементов, т.е. всего 304964 раз. Для цветного RGB-изображения объем вычислений утраивается, поскольку фильтрации должно подвергаться каждое цветоделенное изображение. Побочным эффектом прорисовки контуров является увеличение шума в изображении. Для обостряющей функции эти колебания являются границами и поэтому усиливаются. С увеличением степени коррекции шум становится все более заметным . Какую максимальную степень коррекции имеет смысл использовать, зависит от качества изображения. Как правило, начиная от степени прорисовки примерно в 30% изображения уже воспринимают как неестественные. На телевизионных изображениях содержится разный фоновый шум. На этой цветовой составляющей особенно сильно проявляется неточность планшетных сканеров. В сканированном изображении при обострении контуров могут возникать цветовые окантовки и цветные пятна. В таких случаях имеет смысл разложить изображение на цветовые составляющие и производить обострение контуров только для зеленой составляющей, либо – что еще лучше – ограничить обострение контуров яркостной составляющей.

 

Фильтры.

Сглаживающие фильтры относится к классу фильтров нижних частот. Он подавляет детали изображения и благодаря этому ослабляет шум и муар-эффект. При сглаживании изображения вычисляется взвешенное среднее соседних элементов изображения. Поскольку влияние элемента изображения на среднее значение уменьшается с увеличением расстояния от фокуса маски, в большинстве случаев первая маска оказывается более выгодной, чем вторая, благодаря тому, что элементы в диагональных направлениях учитываются с меньшим весом, чем элементы, расположенные в непосредственной близости.

Рангово-порядковые фильтры

Рангово-порядковые фильтры не изменяют отдельные значения яркости, а производят их сортировку в пределах определенной зоны, обычно шириной 3 или 5 элементов изображения. Сортировка может производиться как по горизонтали, так и по вертикали. Затем, элементу изображения, соответствующему фокусу фильтра, назначается среднее значение из сортируемых элементов. Во многих случаях размер зоны, по которой должна производиться сортировка, можно выбирать. Чем больше выбранная зона сортировки, тем шире диапазон ошибок, которые могут быть скорректированы. Рангово-порядковую фильтрацию, охватывающую более трех элементов, следует использовать только в исключительных случаях. Во-первых, сортировка, естественно, идет тем дольше, чем больше элементов она охватывает. Во-вторых, при расширении зоны сортировки возникают искажения изображения в виде потери деталей аналогично тому, как это происходит при сглаживании изображения. Рангово-порядковые фильтры будучи сглаживающими относятся к категории фильтров нижних частот. К сожалению, эти фильтры не могут различать тонкие структуры изображения и ошибочные элементы. И те, и другие создают отличающиеся от окружения высокие частоты, которые устраняются в результате фильтрации

 

В следующем примере в изображение были преднамеренно внесены искажения в виде отдельных элементов. С помощью рангово-порядкового фильтра шириной 3 элемента эти искажения были устранены без существенной потери резкости изображения. Рис 23

Выделение контуров.

Цифровые фильтры можно использовать для выделения данных.

 

Например, благодаря выделению данные, контуров технологический робот сможет различать детали и выбирать их для сортировки и обработки. Эти фильтры можно также использовать для получения интересных эффектов. В принципе различают три вида контуров: вертикальные, горизонтальные и наклонные. Для каждого из этих видов существуют фильтры, которые особенно хорошо выделяют соответствующие контуры. В отличие от задачи обострения контуров здесь основной целью является не улучшение изображения. Наоборот, контуры должны быть отделены от всего изображения так, чтобы выходное изображение состояло только из контуров.

 

Применяемые для этой цели типичные фильтровые маски известны под названием «операторов Зобеля». Вычисление и назначение выходных значений происходит так же, как для маски 3 х 3, за исключением того, что результат умножается на коэффициент, равный 1/8.

 

Работа сканера.

 

 2.1 Принцип работы.

Введение

Сканером называется устройство, которое позволяет вводить в компьютер двухмерное изображение. Первые сканеры позволяли вводить только черно-белое изображение. В 1989г. появились первые сканеры, которые обеспечивали считывание цветных изображений.

Принцип работы сканеров

При работе сканера происходит следующий процесс. Точно так же, как и фотокопировальное устройство, сканер освещает оригинал, а его светочувствительный датчик с определенной частотой производит замеры интенсивности отраженного оригиналом света. Разрешающая способность сканера прямо пропорциональна частоте замеров.

В процессе сканирования устройство выполняет преобразование величины интенсивности в двоичный код, который передается в память компьютера для дальнейшей обработки.

Если сканер при каждой выборке регистрирует всего один бит информации, то он распознает либо черный, либо белый цвет (черный цвет может соответствовать логической единице, а белый цвет логическому нулю).

В зависимости от количества битов, соответствующих одной выборке, сканер может распознавать большее или меньшее количество оттенков, от черного до белого. При 4-х битовом кодировании имеется возможность распознавания 16 различных оттенков. 8-и битовые сканеры обеспечивают регистрацию 256 уровней серого. Изображение, содержащее простейшую информацию и требующее минимального объема памяти, представляет собой "штриховой рисунок", который может быть обработан 1-битовым сканированием. Такое изображение содержит только черные или белые участки без каких-либо промежуточных оттенков. 1-битовое сканирование лучше всего подходит для считывания изображений, выполненных отдельными линиями.

Если поближе рассмотреть иллюстрацию в газете, то можно увидеть, что она не содержит непрерывных полутоновых переходов, а представляет собой множество точек. Именно это и называется "полутоновым изображением". Точки полутонового изображения сливаются вместе и создают имитацию оттенков. Расстояние между точками (т.е. между условными центрами точек) остается постоянным и измеряется количеством линий на дюйм (по вертикали), а размеры точек изменяются, причем более крупные точки создают впечатление черного цвета, а точки с меньшими размерами делают изображение более светлыми. Подобное "растровое" представление для газетных фотографий составляет обычно 65 линий на дюйм. Для журналов с хорошим качеством иллюстративного материала этот показатель составляет 133 или 150 линий.

Большинство сканеров работает по принципу "полутонового сканирования". Полутоновое сканирование изображения представляет собой фактически 1 битовые черно-белые конфигурации, которые подвергаются процедуре фильтрации с целью образования "смазанного" изображения. Термин "смазанное" обозначает в данном случае метод имитации промежуточных оттенков серого цвета посредством группирования точек черного цвета с разной плотностью (это делает программное обеспечение) .

Для получения более высококачественных результатов следует выбрать вариант с использованием "шкалы яркости" ("серой шкалы"), который отличается от метода "смазанного" полутонового изображения двумя ключевыми моментами. Во-первых, данный вариант использует многобитовое сканирование изображения. Каждый элемент изображения фактически описывается некоторой группой битов, кодирующих конкретный оттенок серого цвета. Во-вторых, полутоновый растр накладывается на изображение с большим количеством градаций яркости в тот момент, когда осуществляется вывод на печать, а при получении "смазанных" полутоновых изображений происходит их наложение во время сканирования.

Человеческий глаз не в состоянии различить более 256 оттенков серого. При обеспечении такого уровня переходы между участками изображения с различной яркостью становятся плавными и выглядят вполне естественно. При понижении разрешающей способности различие между уровнями яркости или оттенками становится более заметным. При использовании всех 256 уровней шкалы яркости процесс сканирования фотографии Зх10 может потребовать 5 Мбайт дисковой памяти.

Если требуется цифровой аналог фотокопировального устройства, то известные преимущества могут обеспечить планшетные сканеры. Есть такие сканеры, которые похожи на фотоувеличители. Такой аппарат может потребовать регулировки освещенности обрабатываемого изображения (аналогично фотоувеличителю). Имеются также сканеры с роликовыми направляющими и другими средствами подачи бумаги.

Более удобным может показаться сканер c планшетом, и с подачей бумаги. Но универсальность не всегда дает выигрыш. После решения вопроса с оборудованием следует подумать о программном обеспечении. В большинстве случаев требуется сравнительно простое программное обеспечение и основное внимание следует уделить автоматизированному оптическому распознаванию символов, обеспечению факсимильной связи, а также выбор способа кодирования изображений.

В соответствии с функциональными возможностями и устройством сканеры разделяются на настольные, портативные.

 

Настольные сканеры.

Существует три разновидности настольных сканеров: flatbed , sheetfed , overhead.

FLATBED-сканеры обычно достаточно дорогие устройства, но, пожалуй, и наиболее "способные". Внешне они чем-то напоминают копировальные машины "ксероксы". Для сканирования изображения необходимо открыть крышку сканера, положить сканируемый лист на стеклянную пластину изображением вниз, после чего закрыть крышку сканера. Все дальнейшее управление процессом сканирования осуществляется с клавиатуры компьютера при работе одной из специальных программ, поставляемых вместе с таким сканером. Понятно, что рассмотренная конструкция сканера позволяет сканировать не только отдельные листы, но и страницы журнала или книги.

Работа SHEETFED-сканеров чем-то напоминает работу обыкновенной факсмашины. Отдельные листы документов протягиваются через такое устройство, при этом и осуществляется их сканирование. Понятно, что в этом случае копирование страниц книг и журналов просто невозможно. Рассмотренные сканеры достаточно широко используются в областях, связанных с оптическим распознаванием символов (Optical Character Recognition, OCR).Для удобства работы sheetfed-сканеры обычно оснащаются устройствами для автоматической подачи страниц.

Третья разновидность сканеров OVERHEAD-сканеры, которые больше всего напоминают несколько своеобразный overhead-проектор.

Вопрос на понимание -

 

Портативные сканеры

Портативные или ручные сканеры обеспечивают недорогой способ преобразования изображения в цифровую форму и их ввод в компьютер. По сравнению с настольными сканерами они обладают значительно более скромными возможностями. Например, они непригодны для использования в настольных издательских системах, к тому же малейшая вибрация, допущенная в процессе ручного сканирования" приводит к обесцениванию проделанной работы. Но стоят такие сканеры значительно дешевле. Их вполне можно использовать там, где не требуется высокое качество изображения.

Портативный сканер похож на " мышь ", но больше в размере. Комплект поставки сканера включает в себя программное обеспечение, которое предоставляет возможности редактирования, записи на диск и вывода на печать изображения.

Работа с аппаратом не требует особых навыков. Сканируемый оригинал помещается на плоскую поверхность, сканер устанавливается на одной из сторон этого оригинала и, после нажатия кнопки пуска, медленно перемещается по оригиналу вручную.

По мере продвижения сканера по оригиналу можно наблюдать за тем, что получается. Большинство портативных сканеров имеет небольшое окошко для просмотра, через которое виден обрабатываемый оригинал. Некоторые аппараты обеспечивают воспроизведение получаемого в процессе работы изображения на экране персонального компьютера. Большинство сканеров обеспечивают возможность выбирать разрешение сканирования (до 400 точек на дюйм). Максимальная ширина сканируемого оригинала составляет 2,5 дюйма (6,4 см) и ограничивается размером рабочей поверхности аппарата.

Длина оригинала зависит от памяти компьютера. Если оригинал превышает ширину сканера, то можно обрабатывать его отдельными частями, а затем с помощью программы объединять эти части в одно изображение.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: