1. Zpracování rastrových obrazů

Transkript

1 1 Zpracování rastrových obrazů Studní cíl V tomto bloku kurzu s budm zabývat něktrým unkcm zpracování rastrových obrazů ktré sou běžnou součástí rackých proramů V počítačové rac to znamná vylpšování něktrých vlastností nasnímaného obrazu ako clku kontrast ostrost modkac barv atd nbo ho zvolné část Cílm zpracování obrazu vylpšt č zvýraznt něktré rysy obrazu nbo ho část V polyra to znamná přblížní s snímané přdloz a odstranění ích případných ndostatků J důlžté s uvědomt ž tímto zpracováním nzískám žádnou novou normac Pouz můžm něktrou normac potlačt nbo zvýraznt Pokud bychom chtěl zvýšt clkový obsah normac v obraz musím zlpšt způsob ho získání například zvýšním rozlšní př sknování nbo zvýšním počtu btů na dnu barvnou složku Doba nutná k nastudování 2 hodny 11 Základní pomy Obrazová unkc matmatckým modlm dvorozměrného obrazu J to spotá unkc dvou proměnných tvaru z x y kd z ntnzta odražného nbo procházícího světla charaktrzovaná asm a x y sou souřadnc bodu v rovně Pokud obraz monochromatcký dnován dnou obrazovou unkcí Jdné dvoc x y odpovídá dna hodnota asu z V barvném multspktrálním obraz odpovídá každé dvoc x y vktor asů barvných složk r b Př zpracování obrazu s potom dnotlvé složky zpracovávaí samostatně Dtalzac obrazu důlžtá pro další zpracování obrazu v počítač Dtalzac spočívá v vzorkování obrazu v souřadncích x y a v kvantování v hodnotě asu Tím získám strukturu MxN bodů kdy každému bodu obrazu přdělna cločíslná hodnota asu z ntrvalu 0 2 m -1 dskrétních hodnot kd m počt btů dvokové 1

2 hodnoty Například pro m 8 btů sou asové hodnoty v rozmzí Jdn vzorkový bod s nazývá obrazový lmnt pxl - pctur lmnt Čím mněší vzorkování a kvantování tím lép aproxmována původní spotá obrazová unkc Podl Shannonovy tor z oblast zpracování snálů musí být vzorkovací rkvnc alspoň dvakrát větší nž nvyšší rkvnc v vzorkovaném snálu Př zpracování obrazu to znamná ž ntrval vzorkování s musí volt tak aby byl mnší nbo rovný polovně rozměru nmnších dtalů v obraz Pokud vzorkovací rkvnc nžší říkám ž obraz podvzorkován a vznká za určtých podmínk kt alasn Matmatckým modlm dtálního obrazu tdy dvourozměrná matc MxN s M řádky a N sloupc íž dnotlvé prvky sou clá čísla odpovídaící kvantovaným hodnotám asu M M 11 0 N 1 1 N 1 M 1 N 1 Hstoram asu obrazovou charaktrstkou ktrá nám dává přdstavu o rozdělní asových úrovní J to artmtcký vktor H s počtm složk rovným počtu asových úrovní přítomných v obraz T H NJ NJ 2 N 1 Jn kd N Jk počt pxlů asu J k a n clkový počt asových úrovní např 255 Hstoram s zobrazu ako sloupcový ra ak vdět na obrázku Obrázk 1 Hstoram bývá často dnou lobální normací o obraz Určtému obrazu odpovídá dn hstoram al dnomu hstoramu můž odpovídat víc obrazů Například př změně polohy obktu v obraz s hstoram nzmění 2

3 Obrázk 1: Gra hstoramu asu Kvalta obrazu důlžtý pom s ktrým s př zpracování stkávám Př zpracování snímání přnos zobrazování dochází k dradac obrazu Mtody pro posuzování kvalty s dělí na subktvní a obktvní Pro přípravu kvaltních přdloh pro tsk sou důlžté obktvní mtody posuzování kvalty obrazu V polyra byly dnovány tskové charaktrstky optcká hustota tskový kontrast přímavost barv síťová tónová hodnota pomocí ktrých můžm kvaltu kvantkovat Samozřmě ž subktvní mtody hraí také vlkou rol náhldy OK archy př tsku a ch vzuální vyhodnocování 12 Vylpšování obrazu pomocí bodových transormací Vstupm do oprací vylpšování obrazu ma nhancmnt obraz v tvaru matc MxN výstupm změněný obraz al ho rprzntací také matc o rozměrch MxN U bodových transormací závsí as výstupního pxlu pouz na asu odpovídaícího vstupního pxlu nkolv na asu pxlů z ho okolí Pro další pops označím: M N rozměry obrazové matc řádková a sloupcová souřadnc dnoho pxlu vstupní obrazový lmnt výstupní obrazový lmnt po zpracování v náhodná vlčna popsuící šum v pxlu 3

4 4 Jasové korkc Snímací a dtalzační zařízní by mělo mít stnou ctlvost bz ohldu na umístění bodu v obrazv prax tomu tak nní navíc osvětlní plochy nmusí být přsně rovnoměrné Jstlž sou uvdné poruchy systmatcké lz potlačt asovým korkcm Přdpokládám narušní obrazu násobním dnotlvých pxlů dradačním kocnty Potom pro dradované pxly platí d Jd o násobní konstantou ktrá s mění pxl od pxlu tdy prostorově závslá transormac Potom nnarušný původní obraz d Abychom mohl provést korkc nasnímané unkc d musím znát dradační unkc Tu zstím nasnímáním obrazu o známém průběhu obrazové unkc z např z c a dostanm dradovanou dz Potom dradační unkc z dz Pro korovanou obrazovou unkc lbovolného obrazu pak platí dz z d d kor kd d nasnímaný dradovaný obraz a kor korovaný obraz Přpomňm ž hodnoty závsí na souřadncích mohou být pro různé pxly různé

5 Obrázk 2: Příklady amma křvk Transormac asové stupnc Tato transormac obrazu na rozdíl od přdchozí nzávsí na poloz dnotlvých bodů prostorově nvarantní al můž být závslá na asu pxlů Například př změně asu obrazu mohou být transormační kocnty různé pro pxly světl a pxly stínů V proramch zpracování obrazu tato transormac známá pod názvm amma křvky Obrázk 2 Transormac asové stupnc s snadno ralzuí Pokud sou dnodušší ralzuí s výpočtm pokud sou složtěší ralzuí s tzv vyhldávací tabulkou Každé asové úrovn vstupu přřazna nová asová úrovň výstupu Tabulka má tolk buněk kolk v obrazu asových úrovní Tabulka 1: Tabulka prahování s prahm T 64 Druhým způsobm transormac asové stupnc sou úpravy hstoramu Nznáměší tzv vyrovnávání qualzac hstoramu což způsobí zvýšní kontrastu Tato unkc v proramch zpracování obrazu vlm častá Přdpokládm nkontrastní obraz t as pxlů v obraz v úzkém rozmzí hodnot asu Obrázk 3 Chcm zvětšt kontrast obrazu modkací ho hstoramu ktrá spočívá v roztažní hstoramu na větší rozsah asu pxlů např Počt asových úrovní s nzmění an počty pxlů dnotlvých asových úrovní pouz s asové úrovně přítomné v obraz transormuí na né hodnoty pravý obrázk 5

6 Obrázk 3: Vyrovnávání hstoramu Praktcky s transormac provádí ntraktvně posouváním troúhlníků do bodů p 0 p m vyrovnám hstoram ktrý s rozloží přs clou stupnc Výsldkm zvýšný kontrast Tato unkc má stný výsldk ako zvýšní kontrastu s použtím amma křvk Otázky na procvční 1 Jakým způsobm s provádí dtalzac obrazu? 2 Charaktrzut matmatcký modl dtálního obrazu 3 Jakým typm rau hstoram? 4 Uvďt dva nčastěší způsoby transormac asové stupnc 5 Jaký výsldk dosáhnm př transormac asové stupnc? 6