Московский государственный технический университет им.Н.Э.Баумана.
Реферат покурсу СВЧ по теме:
«Цифровыефото- и видеокамеры».
Выполнил студент Группы ИУ5-73 Животовский А.В.______19.10.01
Принялпреподаватель
Гасов В.М.______________
Москва2001.
Содержание
TOC o«1-2» Вступление.… 3
1. Цифровые Видеокамеры.… 3
1.1. Видеокамеры формата VHS-C.… 4
1.2. Видеокамеры формата Video8.… 4
1.3. Видеокамеры формата SVHS иHi8.… 4
1.4 Видеокамеры формата Digital8(D8).… 5
1.5. Видеокамеры формата MiniDV.… 5
2. Цифровые фотокамеры.… 6
2.1 Глубина цвета и разрешение ПЗС матриц.… 6
2.2. Формат сохранения информации.… 7
2.3. Оптика.… 7
2.4. Функциональность.… 8
2.5. Интерфейс и носитель информации.… 8
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ………………………………………………...83.1 Структурная схема…………………………………………………………………….8
3.2 Обзорметодов цифровой обработки изображений………………………………..10
4. ПРИНЦИПЫ ДЕЙСТВИЯ ЦИФРОВЫХ ФОТОКАМЕР…………...………………13
Заключение… 14
Список литературы:… 15Вступление.
В этом реферате рассказываетсяоб устройствах, с помощью которых в последнее время облегчился процессобработки и передачи изображений. Я говорю о цифровых фото- и видеокамерах. Дляудобства я разбил реферат на две части, относящиеся соответственно к фото- ивидеотехнике.1.
Наиболее популярный вопрос, который возникает при выборе видеокамеры:«в чем различие цифровых и аналоговых видеокамер?» Все больше людейприобретают видеокамеры, и все чаще звучит вопрос: «Как выбратьвидеокамеру?» Начнем с перечисления наиболее важных на наш взглядпреимуществ цифровой видеокамеры. Первое и самое главное — цифровые видеокамерыдают настолько великолепное качество изображения, что о большем Вы вряд лимечтали. Далее — возможно многократное копирование, при этом каждая последующаякопия получается ничуть не хуже первой. Кроме того, немаловажно, что от моментасъемки до момента просмотра Вашего фильма проходит минимум времени, а если Вызахотите распечатать фотографию с отдельного кадра, то при наличии компьютера ицветного принтера (что необязательно, т.к. такие услуги оказывают и в салонах)это займет всего несколько минут. Качество фотографий, полученных таким путемвесьма высокое (это конечно определяетсякачеством вашей камеры).
Воттеперь мы подошли к самому главному. Как выбрать видеокамеру наиболееоптимально, чтобы она максимально удовлетворяла Вашим запросам и не была быслишком дорогой? Ваш выбор во многом будет зависеть от формата видеокамеры.
Форматывидеокамер.1.1. Видеокамеры формата VHS-C.
Данный форматвидеокамер является одним из наиболее распространенных среди любительскихкамер. Основными производителями, поддерживающими этот формат, являютсяPanasonic и JVC. Главным преимуществом данного формата является возможностьпроигрывания записанных кассет на видеомагнитофоне стандарта VHS сиспользованием специального адаптера (который обычно имеется в комплекте свидеокамерой). Следовательно, у Вас нет необходимости использовать камеру дляпроигрывания сделанных записей, что довольно удобно, и позволяет продлить срокее службы. Основным недостатком в сравнении с Video8 является меньшее времязаписи на кассету. Основная масса кассет VHS-С имеет продолжительность записи в30 и 45 минут на стандартной скорости против 90 и 120 минут на кассетах Video8.1.2. Видеокамеры формата Video8.
Изобрела ипродвигает этот форматфирма Sony. Все камеры Sonyначальной серии используют этот формат. Также распространены камеры Video8производства Hitachi и Samsung. Можно отметить, что габариты кассеты сталименьше, чем у кассеты VHS-C, что позволило несколько уменьшить размеры камеры.Достоинства и недостатки этого формата являются зеркальным отражениемдостоинств и недостатков формата VHS-C. Компания Sony выпускает также несколькоулучшенный формат Video8 XR(eXtra Resolution). Основное отличие — увеличенное количество линий(примерно на 10%). Кассета остается прежней.1.3. Видеокамеры формата SVHS и Hi8.
Возникновениеэтих форматов связано с неудовлетворением пользователей качеством изображения,получаемого с помощью камер VHS-C и Video8. Значительное увеличение качестваполучаемой картинки привело к увеличению стоимости как камер, так и кассет.Однако игра стоит свеч. Улучшение качества хорошо заметно визуально, хотядоступно при проигрывании записей только на самой камере. Покупка жеспециального видеомагнитофона SVHS или Hi8 обойдется Вам в приличную сумму.
Необходимо также отметить, что на этих камерах обычно записывается стереозвук,хотя выпускаются и варианты со звуком моно. Видеокассеты SVHS-С и Hi8 выглядятабсолютно так же, как и их младшие собратья и отличаются только типомиспользуемой ленты. Подобно Video8 XR существует формат Hi8 XR. Спрашивается,чем этот Сyпеp-VHS лучше просто VHS'а? Среди технических характеристик былообъявлено и воплощено в железе горизонтальное разрешение картинки 400 тв строквместо 250 в VHS, улучшенное соотношение сигнал/шум (от 43 до 60 dB), полосавидеосигнала в 5MHz (вместо 4.5 в VHS — это как раз и дает улучшение картинки),лучшее разделение цветовой и черно-белой составляющей, как следствие — «до5 копий без потери качества», лучшее управление аппаратурой на основетайм-кода… ну и т.д. Ко всему добавили совместимость" снизу вверх"для VHS. Для принятого у нас телевизионного стандарта 625 строк/50 полей 1 МГцчастоты видео сигнала соответствует разрешающей способности по горизонтали 78твл. В соответствии с этим стандартом полоса частот видео сигнала вещательноготелевидения ограничена 6 МГц. Следовательно, максимальная разрешающаяспособность телевизионного изображения по горизонтали ограничена величиной 468твл.… разрешающая способность современных телевизоров не хуже 450 твл. Всвязи с тем, что частота видео сигнала 1МГц соответствует разрешающейспособности по горизонтали 78 твл, можно легко определить, что при полосепропускания по сигналу яркости всего лишь до 3 МГц с ВМ формата VHS невозможнополучить изображение с четкостью, превышающей 240 твл. Основное преимущество ВМ формата S-VHS по сравнению с VHS — более высокая разрешающая способность по горизонтали (400 твл, а в VHS-240),меньшие перекрестные помехи и более высокое отношение сигнал/шум. Этипреимущества достигаются в основном благодаря существенному расширению полосычастот сигнала яркости… в ВМ формата S-VHS частота поднесущей ЧМ сигналаяркости увеличена до 6,2 МГц (VHS-4,3). Девиация частоты в формате S-VHSувеличена до 1,6 МГц (VHS-1МГц). (диаграммы набрать не могу) В ВМ формата VHS приизменении яркости передаваемого изображения от уровня вершин синхроимпульсов дономинального уровня белого принято изменение частоты ЧМ сигнала от 3,8 до 4,8МГц. В S-VHS этому диапазону яркости соответствует изменение частоты ЧМ сигналаот 5,4 до 7 МГц. Это позволило повысить отношение сигнал/шум, и, следовательно,улучшить контраст изображения. Сигнал цветности в обоих форматах выделяетсяполосовым фильтром с центральной частотой 4,43 и полосой пропускания 1 МГц ипреобразуется в сигнал с низкочастотной поднесущей 629,95 (Pal), т.е. сигналцветности переносится в область нижних частот. При этом сигнал цветности вS-VHS имеет несколько более широкую полосу. Нижняя боковая полоса ЧМ сигналаяркости в обоих форматах простирается до полосы частот сигнала цветности,перенесенного в область нижних частот. Поэтому в VHS максимальная частота всигнале яркости достигает 3,2 МГц, что соответствует разрешающей способности погоризонтали 240 твл. В S-VHS ширина нижней боковой полосы ЧМ сигнала яркостидостигает 5 МГц, что соответствует 400 твл. (По материалам журнала«ТКТ»).1.4 Видеокамеры формата Digital8 (D8).
С появлениемцифровых видеокамер формата miniDV оказалось, что видео любители, стремящиеся кповышению качества изображения, должны отказаться от старых, накопленных годамиархивов, записанных на кассетах Hi8. Компания Sony пошла навстречу требованиямрынка и выпустила промежуточный вариант цифровой видеозаписи на кассетахформата Hi8 (возможно, хотя и не рекомендуется использовать кассеты Video8).Правда, пришлось поступиться временем записи (на кассете Hi8 можно записатьвидео в стандарте D8 на треть меньше по времени). Оправдывается этозначительным улучшением качества изображения (оно приближается к вещательному)и различными преимуществами, такими как цифровые эффекты, цифровой порт постандарту IEEE 1394 и др. Да, надо добавить, что режим LP в этих камерах непредусмотрен. Естественно, что камера D8 может использоваться для просмотрастарых кассет Hi8 и Video8. При этом, стоимость такой камеры находится впределах 700-1000 долларов, что несколько дешевле камер miniDV.1.5. Видеокамеры формата MiniDV.
Мы переходимсерьезный рубеж и попадаем в мир цифрового видео. Теперь изображение и звук вВашей камере будет храниться только в цифровой форме. Вы сможете пользоватьсявсеми преимуществами цифрового видео в полном объеме. Наиболее важные из нихэто:
-
-
-
-
Качество изображения таких камерпрактически не уступают вещательному, а по некоторым параметрам и превосходятпрофессиональный формат Betacam-SP. Малые размеры кассеты позволилидраматически уменьшить размеры камер, последние экземпляры практическиумещаются на ладони. Излишне говорить, что все модели видеокамер записываютстереозвук, причем с качеством CD. Основным недостатком видеокамер miniDVявляется цена, она редко опускается ниже $1000, хотя вы не пожалеете о подобномприобретении. Реально сэкономить можно приобретая такие камеры винтернет-магазинах, где «накрутка» минимальная.
2. Цифровые фотокамеры.
Согласнохронологии создания цифровых фото камер, первыми были созданы профессиональныефотокамеры, а затем на основе CCD чипов (далее ПЗС матрица) были созданыотносительно дешевые бытовые фото камеры бизнес назначения. До недавнеговремени было принято делить цифровые фото камеры на два вышеуказанных класса,но с появлением цифровых фото камер Kodak DC-120 и Olympus C-1400XL, произошлодополнительное деление, появился, так называемый, полупрофессиональный класс.Сегодня же, существенный прогресс в области производства TTL линейных инелинейных полнооконных цифровых фото матриц усилил это деление и поднял классбытовых и полупрофессиональных камер по разрешению получаемых кадров и ПЗСматриц к младшим камерам профессионального класс, но отличие до сих поросталось. Так как же отличить эти три класса и как выбрать себе камеру?
Я предлагаю Вам,на мой взгляд, основные признаки позволяющие отличить профессиональные цифровыефотокамеры от полупрофессиональных и от бытовых фотокамер.2.1 Глубина цвета и разрешение ПЗС матриц.
Почти всепрофессиональные цифровые фотокамеры выполнены на базе нелинейных ПЗС матриц сглубиной цвета 10 или 12 бит на цветовой канал со светофильтрами,препятствующими эффекту сатурации. Эти ПХ матрицы, как правило, изготовлены потехнологии «Full-frame» с элементами квадратной формы и реализуют алгоритм«Frame after Frame». В полупрофессиональных и бытовых камерах используютсяболее дешевые 24- битные RGB ПЗС матрицы (лишь по 8 бит на цветовой канал).Обычно, в бытовых камерах используются линейные матрицы с элементамиэллипсоидной формы, а в полупрофессиональных как линейные, так и нелинейные ПЗСматрицы с элементами квадратной формы. Иногда производители используют болеекачественные, нелинейные ПХ матрицы и в бытовых камерах. Еще год назад можнобыло четко сказать: «профессиональные камеры имеют высокое разрешение (от 1024х 1280 точек до 2008 х 3040 точек), а остальные низкое (от 640 х 480 точек до1280 х 960), то сегодня это уже не так актуально. Сейчас, полупрофессиональныеи бытовые цифровые фотокамеры имеют разрешение матриц от 1,3 миллиона точек до2,5 миллиона точек и разрешение кадров до 3,3 миллиона точек, апрофессиональные от 1,5 миллиона точек до 10 миллионов точек. Поэтому, привыборе камеры исходите из реально необходимого для решения ваших задачразрешения ПЗС матрицы. Зачем вам камера на 2,11 миллиона точек, если Вы хотитеразместить свой туристический фотоальбом в Интернете, Вам будет достаточно дляэтой цели всего лишь 1,3 миллиона точек.2.2. Форматсохранения информации.
Традиционнопрофессионалы (фотохудожники, репортеры, полиграфисты, рекламные и дизайнерскиестудии) для работы с оцифрованным изображением используют широкий некомпрессионный формат хранения графической информации TIFF позволяющий работатьс 30-ти, 32-х или с 36-ти разрядными CMYK изображениями формата не менее А4 иплотностью изображения 300 х 300 точек на дюйм. Именно этим требованиями иобусловлена высокая разрядность ПЗС матриц профессиональных камер. Профессионалдолжен получить готовый TIFF файл. Поэтому все профессиональные камерысохраняют изображение в формате TIFF и только некоторые из них имеютвозможность работать с компрессионными форматами типа JPEG.
Бытовые же камерынаоборот, работают только с компрессионными форматами JPEG или FlashPix, т.к.для рядового пользователя очень важно сохранить максимальное количество кадровв минимальном объеме памяти камеры. Полупрофессиональные камеры используют вкачестве формата записи изображений как компрессионные форматы JPEG, FlashPix,так и не компрессионные форматы TIFF или BMP. Из кадра, полученногополупрофессиональной камерой, вы без труда сможете получить CMYK изображение сплотностью 300 х 300 точек на дюйм размером 10 х 15 см, и использовать его впрофессиональных полиграфических работах.2.3. Оптика.
Напрофессиональную цифровую фотокамеру Вы сможете установить свой любимыйобъектив с Вашей пленочной зеркальной камеры, будь то Nikkor, Canon или Sigma.Бытовые и полупрофессиональные фотокамеры конструктивно устроены так, чтоневозможно поменять установленную производителем оптическую систему. Поэтому,для улучшения качества съемки, производители камер оснащают бытовые иполупрофессиональные цифровые фото камеры оптическими и цифровыми «Zoom»системами. Уже стало традиционно, что цифровая фото камера имееткомбинированную «Zoom» систему, например: 2-х кратный цифровойумножитель плюс 3-х кратный оптический или 2,5 кратный цифровой плюс 2-хкратный оптический и т.д. Некоторые камеры, например камеры Sony, оснащенымощными 10 или даже 14 кратными оптическими «Zoom» системами. Самыепростые бытовые камеры имеет лишь цифровой умножитель или вообще его не имеютни какого. В полупрофессиональных цифровых фотокамерах конструктивнопредусмотрена установка на оптическую систему дополнительных преобразовательныхлинз для макро, теле-фото или панорамной съемки.2.4. Функциональность.
Профессиональныецифровые фотокамеры производятся на базе широко известных корпусовпрофессиональных зеркальных 35 мм пленочных репортажных камер и 4х5 студийныхфотокамер, таких как: Nikon, Canon, Mamiya, Hasselblad, Sinar, Toyo, Area Swissи т.д. Другими словами производители профессиональных фотокамер берутпопулярные зеркальные фотокамеры, «удаляют все ненужное» оставляя механическийзатвор, начиняют их ПЗС матрицей вместе со «всякой» электроникой, что позволяетсохранить все профессиональные, ручные и автоматические, функциивышеперечисленных фотокамер и удовлетворить требования взыскательнымпрофессионалов фотодела. Некоторые производители производят и оригинальныепрофессиональные фотокамеры на базе собственных корпусов фотокамер идизайнерских решений. Бытовые цифровые фотокамеры максимально автоматизированыи адаптированы к рядовому пользователю. Фактически надо только нажать кнопку иготово. Большинство камер этого класса «Focus Free» (свободнаяФокусировка).
Полупрофессиональныецифровые фотокамеры тоже максимально автоматизированы, но они в обязательномпорядке имеет ручные режимы настройки. Для этого класса цифровых фотокамеробязательно наличие таких функций как: пошаговый многоступенчатый Auto Focus(автоматический фокус) с возможностью выбора режима съемки: макро-, телефотоили панорама, а так же преобразовательные линзы; ручные режимы выбораэкспозиции, ручной баланс белого цвета, расширенный диапазон скоростейэлектронной диафрагмы (от 16 секунд до 1/10000 секунды) с ручной настойкой итак далее.2.5. Интерфейси носитель информации.
Из-за большого размера получаемых изображенийот 3,5МВ до 15МВ, профессиональные камеры оснащены SCSI интерфейсом илиинтерфейсом IEEE 1394. Полупрофессиональные и бытовые цифровые фотокамеры даюткадры существенно меньшего размера, и как правило оснащены RS232 (RS422)интерфейсом на последовательный порт ПК и телевидео выходом стандарта PAL/NTSC,некоторые из них дополнительно оснащены USB интерфейсом и инфракрасным портомIrDA 1.0 Носителем информации для профессиональных камер являются PCMCIA карты2-го, 3-го типа большой емкости, а так же микродрайвы. Полупрофессиональные ибытовые цифровые фотокамеры в качестве носителя информации используют АТА карты1-го типа стандарта Compact Flash или интеллектуальные карты SmartMedia, а также всем известные 3,5' Floppy диски (Sony).3. 3.1 Структурная схема .
Ни одна из самыхсовершенных систем анализа изображений не заменит квалифицированногоисследователя. Это связано с тем, что современная наука не может создатьаппаратуру, характеристики которой приближались бы к характеристикамчеловеческого глаза и которая могла бы заменить человеческий мозг. Вместе с темсистемы анализа и обработки изображений, бурно развивающиеся в последниедесятилетия, позволяют при участии квалифицированного исследователя на порядкиувеличить производительность труда и оперативно получать результаты высокогокачества.
Любая современнаясистема анализа изображений включает в себя три сопряженных между собой блока.Во-первых, это оптическое устройство, формирующее изображение, такое какстереомикроскоп или микроскоп. Второй блок — блок передачи и храненияинформации, включающий в себя видеокамеру, цифровую фотокамеру или сканер,подключенные к компьютеру. Тип решаемых задач, особенности обработки и формапредставления результатов определяет третий компонент системы – ЭВМ иустановленное на ней программное обеспечение. При этом блоки должны бытьсогласованны между собой так, чтобы изображение, сформированное микроскопом илидругим прибором, в процессе его передачи на компьютер и последующей обработкииспытывало минимальные искажения.
Объект
Фотокамера
Видеокамера
Видеобластер
ЭВМ
Специальное ПО
Экран
Принтер
Сканер Аналоговая Цифровая
Рисунок 3.1 –Структурная схема системы автоматического анализа изображений.
Видеокамера,фотокамера, видеобластер и сканер (в системе может использоваться либоподсистема “фотокамера-сканер” либо подсистема “видеокамера-видеобластер”)являются важными составляющими частями системы и предназначены сохранить ипередать полученное от микроскопа изображение с минимальными искажениями в ЭВМ.Естественно чем выше разрешение и чувствительность камеры, а также разрешениевидеобластера или сканера, тем более полно изображение, которое они формируют,соответствует оригиналу.
Необходимаяразрешающая способность видеокамеры определяется размерами исследуемых объектовизображения. При минимальном линейном размере элемента анализируемогоизображения l (мм) разрешениевидеокамеры должно быть не менее 1*5/l*e (пикселей намм) при условии, что для однозначного распознавания объекта изображения на негодолжно приходиться не менее пяти пикселей разрешения видеокамеры.
Компьютер иустановленное на нем программное обеспечение должны обеспечивать передачу иобработку оцифрованного изображения в реальном масштабе времени с минимальнымиискажениями.
Разрешающаяспособность и другие характеристики монитора, вплоть до размера экрана,соответствуют устанавливаемой видеокамере и задачам для решения которыхиспользуется система.
Принцип работысистемы состоит в следующем: изображение снимается с объекта, так как отражениеи поглощение света для различных фаз, вследствие наличия особенностей вхимическом составе, различное, то в результате получается полутоновоеизображение; полученное изображение передается видеокамерой в персональныйкомпьютер, который под управлением специально разработанного программногообеспечения осуществляет автоматический или полуавтоматический анализполученного изображения.3.2 Обзор методов цифровой обработкиизображений.
Предварительныйанализ изображений позволяет сделать вывод о том, что:
·
·
Таким образом,прежде чем подвергнуться анализу, изображение должно пройти этаппрепарирования, который состоит в выполнении операций улучшения визуальногокачества (повышение контраста, устранение размытости, подчеркивание границ,фильтрация) и операций формирования графического препарата (сегментация,выделение контуров) изображения.
Изменение контраста. Слабый контрастобычно вызван малым динамическим диапазоном изменения яркости, либо сильнойнелинейностью в передаче уровней яркости. Простейшим методом контрастированияявляется функциональное отображение градации яркости fij вgij, то есть gij= R(fij). На практике очень часто используют линейныефункциональные отображения. Если в результате неравномерности освещения прифотографировании или изготовлении фотографий, возникает ситуация, когдаразличные участки изображения обладают разным контрастом. В таком случае дляизменения контраста используют адаптивные алгоритмы контрастирования. Примеромможет служить алгоритм локального усиления контраста. Экспериментальныеисследования подтвердили высокую эффективность работы алгоритма в том случае,если на снимке присутствуют области с явно завышенным или заниженнымконтрастами.
Суть алгоритмасостоит в том, что снимок рассматривается как набор некоторого числа локальныхобластей, и эти области обрабатываются с учетом их характеристик. Обработкаведется в следующей последовательности: вычисляется коэффициент усиления срезовплотности р отдельно для каждоголокального участка изображения. И осуществляется обработка каждого пикселяизображения. Если р равно единице, тонад локальным участком изображения никакого действия не производится (если р отлично от единицы, то осуществляетсяповышение контраста локальной области). Первоначально вычисляется контраст ванализируемой точке относительно ближайшей окрестности. Затем значениеотносительного контраста складывается с единицей, и полученное значениепринимается в алгоритме как коэффициент усиления p, а далее производится вычисление по формуле Li` =p*Li – int(p*Li/L`max)*L`max, где L`i — новое значение яркости, Li — текущая яркость обрабатываемого изображения, L`max — необходимое максимальное значениеяркости обработанного изображения.
Сглаживание шумов. Изображения на этапеоцифровки подвергаются воздействию аддитивного и импульсного шума. Аддитивныйшум представляет собой некоторый случайный сигнал, который прибавляется кполезному на выходе системы, в рассматриваемом случае аддитивный шум возникаетвследствие зернистости пленки. Импульсный шум, в отличие от аддитивного,характеризуется воздействием на полезный сигнал лишь в отдельных случайныхточках (значение результирующего сигнала в этих точках принимает случайноезначение). Импульсный шум характерен для цифровых систем передачи и храненияизображений. Таким образом, в процессе препарирования изображения возникаетзадача подавления шума.
Простейшимметодом, сглаживающим шум, на изображении является сглаживание, т.е. заменазначения яркости каждого элемента средним значением, найденным по егоокрестности: fij= (1/p)*Sk,l(fkl), где fklÎS8(fij) — множествоточек, принадлежащих окрестности точки fij(включая и саму точку fij);p— число точек вокрестности.
Рассмотренныйметод эффективно устраняет аддитивный и импульсный шум в каждом элементеизображения
Подчеркивание границ. Методысглаживания изображений могут устранять шум очень эффективно. Существеннымнедостатком алгоритмов сглаживания является смаз изображения (т.е. снижениечеткости контурных элементов), при этом величина смаза пропорциональна размерумаски, используемой для сглаживания. Для однозначного анализа изображений,особенно при вычислении геометрических характеристик структурных элементов,очень важно убрать смаз с контуров объектов в изображении, то есть усилитьразницу между градациями яркости контурных элементов объекта и соседнихэлементов фона. В этом случае при обработке изображений используются методыподчеркивания контуров.
Обычноподчеркивание границ осуществляется методом высокочастотной пространственнойфильтрации. Характеристики фильтров задаются в виде маски, в которой среднеезначение должно быть равно нулю.
Еще одним методомподчеркивания границ является так называемое статическое дифференцирование. Вэтом методе значение яркости каждого элемента делится на статистическую оценкусреднеквадратического отклоненияsF, то естьgij= fij/sF (среднеквадратическое отклонениевычисляется в некоторой окрестности элементаfij).
Медианная фильтрация. Медианнаяфильтрация относится к нелинейным методам обработки изображений и имеетследующие преимущества перед линейной фильтрацией (классической процедурысглаживания): сохраняет резкие перепады (границы); эффективно сглаживаетимпульсный шум; не изменяет яркость фона.
Медианнаяфильтрация осуществляется путем движения некоторой апертуры (маски) вдольдискретного изображения и замены значения центрального элемента маски медианнымзначением (среднее значение упорядоченной последовательности) исходныхэлементов внутри апертуры. В общем случае, апертура может иметь самуюразнообразную форму, но на практике чаще всего применяется квадратная апертураразмером (2k+1)*(2k+1), где k=1,2,...
Сегментация изображений. Подсегментацией изображения понимается процесс его разбиения на составные части,имеющие содержательный смысл: объекты, их границы или другие информативныефрагменты, характерные геометрические особенности и др. В случае автоматизацииметодов получения изображений сегментацию необходимо рассматривать как основнойначальный этап анализа, заключающийся в построении формального описанияизображения, качество выполнения которого во многом определяет успех решениязадачи распознавания и интерпретации объектов.
В общем случае сегментацияпредставляет собой операцию разбиения конечного множества плоскости, на которойопределена функция исходного изображения f(x,y)на k непустых связанных подмножеств si (i=[1,k]) в соответствии с некоторым предикатом P, определяемом на множестве S={s1,s2,…,sk}и принимающий истинные значения, когда любая пара точек из каждогоподмножества siудовлетворяет некоторому критерию однородности (например, критерийоднородности, основанный на оценке максимальной разности яркости отдельногопикселя и среднего значения яркости, вычисленного по соответствующей области).
Методысегментации можно разделить на следующие основные группы:
1. Пороговыеметоды сегментации. Эти методы заключается в преобразовании функции яркостиизображения оператором вида:
TH: f(i,j) fs(i,j),
lpприTp£fs(i,j)fs(i,j)= íl0при fs(i,j)£T0
lk-1приfs(i,j)> Tk-1,
где fs(i,j)— сегментированноеизображение; k — числообластей сегментации;l0,l1,...,lk-1—метки сегментированных областей; T0,T1,...,Tk-1— упорядоченные величиныпорогов T02. Методынаращивания областей. Методы этой группы основаны на использовании локальныхпризнаков изображения. Идея метода наращивания областей состоит в анализесначала стартовой точки, затем ее соседних точек и т.д. в соответствии снекоторым критерием однородности, и в последующем зачислении проанализированныхточек в ту или иную группу (количество стартовых точек должно быть равноколичеству однородных областей на изображении). В более эффективных вариантахметода в качестве отправной точки используются не отдельные пиксели, аразбиение изображения на ряд небольших областей. Затем каждая областьпроверяется на однородность, и если результат проверки оказываетсяотрицательным, то соответствующая область разбивается на более мелкие участки.Процесс продолжается до тех пор, пока все выделенные области не выдержатпроверку на однородность. После этого начинается формирование однородныхобластей при помощи наращивания.
Проведенныйанализ показывает, что пороговая сегментация и сегментация по критериюоднородности на основе средней яркости часто не дает желаемых результатов.Такая сегментация обычно приводит к появлению значительного числа небольшихобластей, не имеющих реальных прототипов на изображении. Наиболее эффективныерезультаты дает сегментация по критерию однородности на основе текстуры (илитекстурных признаков).
Выделение контуров. Не редко приходитсясталкиваться с задачей нахождения периметров, кривизны, факторов формы,удельной поверхности объектов и т.д. Все перечисленные задачи так или иначесвяз