Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
2 монеты
doc

Шпаргалка «Экзаменационная» по Техническим средствам компьютерных систем (Макеева Т. А.)

1. Понятие об информации, ее роль в современном мире. Зрительная информация.

Информационное взаимодействие.

Источник инф-ции(канал передачи информации)получатель инф-ции

Информация- сведения об окружающем мире для воздействия на объекты внешнего мира и получателя (человека). Образование, наука, телевидение, кино- все это информационные технологии.

Материальный носитель информации- информационный сигнал. Источником инф-ции явл. окруж. мир. Информация в окр. мире чтобы стать доступной должна быть представлена в форме. В целом все, что нас окружает, является объектами материального мира, находящимися в информационном взаимодействии, предполагающем наличие 2-х компонент: источника и получателя информации.

28. Алгоритм расчета изображения объекта при наличии размытия (период. объект)

1. Распределение интенсивности в объекте раскладывается в ряд Фурье, получ. дискретн. спектр объекта

Еоб=(х+nT) Fобn (n=1,2,3…)

2. Определяем ФПМ системы: от g(x) или h(x) к T

3. Находим спектр изображения периодич. объекта от n: Fизn=FобnT

4. Обратное преобразование Фурье Еиз(x+nT) Fn

Все эти действия выполняются вместо интеграла свертки.

55. Инерционность системы и понятие о фильтрации сигнала. Фильтры различного рода.

К понятию пространственного размытия добавляем понятие инерционности (временной сигнал). В таких системах есть инерционный сигнал если приложенный в виде импульса то не будет сохранять в виде импульса, а будет последействие. Границы скачка сигнала во времени претерпевают изменения. Это инерционность системы. Свойства системы передавать резкие изменения сигнала во времени или в пространстве как более плавное и сглаженное- инерционность системы. Инерционность системы свойственна как пространственным так и временным сигналам, соответственно и временно-пространственным тоже. Эти преобразования удобно рассматривать в частотном пространстве и тогда сигналы представлены спектром пространствен. или врем. частот из-за инерционности системы теряют свои высокочастотные составляющие, поэтому эти преобразования сигнала под воздействием инерционности получили название частотной фильтрации. Системы можно рассматривать как фильтр пространственных частот который обычно является фильтром плоских пространственных частот (т.е. подавляет высокие пространственные и временные частоты). Однако возможны и такие системы в которых может восстанавливаться и усиляться высокие частоты в ущерб низким.

1. Методы представления информации.

Наиболее простая- натуральная (натуралистическая) –она наблюдается близко, соотношением с явлениями окр. мира, но частично изм.

-символьное представление информации (некий символ, кот. информир. о реал. мире, преподносится в сильно упращ. виде. Используется широко в технике.)

- Абстрактное представление:

а) представление предметов – дает понятие о предмете вообще, возможно для этого речевой аппарат или знаковую форму

б) представление непредметов – применяется для выражения информации о любви, ненависти, мат. функцию речевым способом и знаковым сообщ. в виде графиков, формул.

- Цифровая форма представления.

29. Масштабные преобразования функции и ее спектра. Принцип наложения.

Выражения прямого и обратного преобразования Фурье.

1.Прямое F(ω)=∫+∞-∞f(x)e-iωxd(x)

2.Обратное f(x)=1/2π∫+∞-∞F(ω) e-iωxdω

Соотношение масштаба функции и ее спектра.

F(ax)↔1/|a|*F(ω/a)

Если функция сужается, то спектр ее наоборот расширяется (соответственно).

И если функция расширяется, то спектр будет сужаться. Если узкая функция → спектр широкий и наоборот.

Принцип наложения (суперпозиции).

f(x)1+f(x)2↔F1(ω)+F2(ω) Сумма функции = сумме спектров.

∫+∞-∞(f(x)1+f(x)2) e-iωxdx ↔F1(ω)+F2(ω)

56. Линейная однородная пространственная и временная фильтрация. Типы фильтров.

1.Безинерционные фильтры:

Пространственный h(x,y)=(x,y)

Не обладает временной памятью

Временный h(t)

2.Системы – интеграторы:

Фильтр имеет  ширину по обеим координатам:

H(x,y)=1 Таким образом, фильтр – интегратор является волной противоположностью без инерционного фильтра.

3. Инерционные фильтры:

h(x,y)=f(u,)

f(t)T() Действие такого фильтра описывается интегралом свертки. В результате действия инерционной функции, изображение является отфильтрованным. Имеет кратковременную память от 0 до t.

4. Корректирующие фильтры.

Отрицательные от 3 имеют отрицательные области в пространственных и частотных координатах, что позволяет увеличить пространственный или временный разрешающую способность системы, что улучшает передачу мелких деталей.

5. Пространственно – временный фильтр.

Wk- скорость сканирования. T1=x1/Wx; t2=X2/Wx

Все это для безинерционной в пространстве и времени системы, тогда (t)=(x)(t); h(x,y,z)=g(x,y)(t)

6. Передача изобразит. информации. Общая схема.

Во многих случаях источник информации и получатель удалены в пространстве и во времени. чтобы передать ее надо иметь систему передачи, обработки, сохранения.

Источник информации(ввод информации) устройство ввода(обработка) канал передачи(обработка)устройство вывода  (ввод)  получатель. В процессе прохождения сигнала от источника до получателя происходят следующие преобразования информации: согласование сигнала с техническими возможностями системы. Могут появиться искажения, вызванные несовершенством отдельных звеньев системы (зернистость, которую нельзя устранить). Может осуществляться намеренное изменение входного сигнала с целью его улучшения и управляемого изменения оригинала (методы нерезкого маскирования, позволяющие улучшать резкость мелких деталей в исходном положении).

34. Применение Фурье – преобразований в реальных системах обработки изображений.

1.Для кругового отверстия (цилиндрическая функция). Sν=2I1(πdν)/πdν

Sν – спектр круговой апертуры I1 – функция Бесселя 1-го рода.

2.П образный импульс Sν=sin(πνe)/πνe=sin(πνe)

3.Для полутоновых сильно рассеивающих пленок Tν= 0,54/(0,54 – (kν)2)

k – const Фризера, показывает величину размытия ФРЛ на уровне 0,1. С увеличением К, увеличивается светорассеяние, К определяет ширину ФРЛ.

4.Для слаборассеивающих пленок.

Tν=(1-ρ)-ρ0,54/0,54+(kν)2 ρ-доля нерассеянного света

5.Для системы контактного копирования Tνkksin(π/2(1-2λrn)2)s(ν)

6.Для безаберационного объектива.

Tν=2/π(arccosλν/2A-λν/A√1-(λν/2A)2)

7.Для фотографического слоя (слаборассеивающая)

Tν=ρ+1-ρ/(1+(πνk/2,3)2)

. Расчет ФПМ фотоматериала.

При использовании в качестве ф/м сильно рассеивающего крупнозернистого фотографического слоя ФПМ его м.б. произведена формулой T() =1/1+(k)2

Для слаборассеивающей среды: T()=(1-S) – (S-P)/(1+(k)2)

S=0,4 – 0,6 индикатриса

ФПМ пленки: T()= 0,54/(1+(k)2) сильнорассеивающий.

T()= (1-)+*0,54/1+(k)2 слаборассеивающий

K - константа Фрезера,  - доля нерассеивающей составляющей.

2. Общая характеристика информационного сигнала.

Восприятие информации обеспечивает материальный носитель информации – информационный сигнал. В кибернетики он рассматривается как совокупность 4-х компонент: 1)физический носитель сигнала (электрическое поле, световой сигнал).2)синтаксиса (форма представления сигнала: символьный, натуралистический, абстрактный). 3)семантики (смысловая интерпретация). 4)прогматики (полезность сигнала). Семантика часто связана с прогматикой и совокупность этих 2-х компонент часто определяет методы и пути обработки этого сигнала. Пример1 семантика: съёмка с большой высоты предметов (космическая съёмка для определения полезных ископаемых). Прагматика: максимум информации об объекте. Пример2 Семантика: художественный портрет. Прагматика: красота светотеней, гармония, художественность, допустимые потери в деталях. Требуются разные аппараты, разные фотоматериалы, диапазон.

26. Алгоритм расчета изображения объекта при наличии размытия (непериодический объект).

1. Перевод непериодической функции.

Ex→∫+∞-∞Fx(x)e-iωdx

2.Определение ФПМ системы

g(x) или h(x) → Тν

3. Fизν=Fобν Тν

4. Fизν посредством обратного преобразования Фурье переводится в Eиз(x)

Fизν→Eиз(x) 45. Линейная временная однородная фильтрация. Типы фильтров.

Если система передачи информации работает с временными сигналами соотв. 3 класса временных факторов. Временные факторы – одномерные. Размытие происходит в одном направлении

3. Материальные носители сигнала и операции с ним.

Материальный носитель информации- информационный сигнал. Источником инф-ции явл. окруж. мир. Информация в окр. мире чтобы стать доступной должна быть представлена в форме. В полиграфии информация рассчитана на зрительное восприятие, основным является свет. Информация поступает в результате переноса электромагнитного излучения от источника излучения к объекту и от объекта к глазу с помощью теорий переноса: Корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса. Объектами для переноса электромагнитного излучения следует выделить: фотографию, кинематограф и TV. Запись на магнитный носитель и оптический. Восприятие информации может осуществляться от объекта или носителя сигнала полученного в результате обработки (записи-перезаписи исходного сигнала). Сам сигнал при обработке может претерпевать различные промежуточные видоизменения.

27. Теорема о спектре произведения.

f(x)1*f(x)2↔1/2π* ∫+∞-∞ F1(η)*F2(ω-η)dη

Спектр произвольной функции = свертке спектров в этих функциях.

58. Преобразование сигнала при линейной пространственно-временной фильтрации.

Рассмотрим на примере простого сигнала (одномерного) представленный П-образный импульс. Есть некий штрих на светлом фоне. Пространственный импульс преобразуется во временной U(x,y,tz)=(x,y)(t). t1=x1/Wx t2=x2/Wx W-скорость считывания по координате х. Если не 1-й не во 2-й системе нет фильтрации то П-образность сохраняется. Если произошла только пространственная фильтрация, то U(x,y,t)=h(x,y)(t). Если на пространственной стадии изменения не произошли, то во временной стадии –нет пространственной –нет временной фильтрации. При наличии временной U(x,y,t)=(x,y)h(t) –смещение из-за временной инерционности. Присутствует и та, и другая- U(x,y,t)=h(x,y)h(t).

4. Мерность сигнала изобразительной информации и методы изменения мерности.

a=f(x, y, z, t) Для того чтобы зарегистрировать сигнал, носитель должен обладать мерностью соответствующую мерности этого сигнала. Обычно такие носители трудно доступны. Недостающая мерность может быть заменена дополнительным каналом, т.е. средой с той же мерностью.

Уменьшают еще мерность сигнала.

Применяют соответствующие методы:

а) Метод фиксирования координат a=f(x, y, z)z => a=f(x, y) a=f(x, y, t)t => a=f(x, y)

б) Метод разделения координат a=f(x, y) a= f(x)*f(y)

Дискритизация- разделение сигнала на отдельные фрагменты.

Д- как метод уменьшения мерности. Д- можно рассматривать как объединение методов фиксации и разделения координат.

32. Теорема о спектре свертки.

∫+∞-∞f(u)1*f(x-u)2du↔F1(ω)F2(ω)

Спектр свертки функции = произведению спектров этих f.

.Линейная неоднородная фильтрация, нелинейная однородная фильтрация.

1.Линейный неоднородные функции – те, действия которых зависят от положения точки. В пространстве и во времени, но реакция не зависит от величины сигнала. Этот фильтр имеет несимметричную функцию размытия, что приводит ко фазовому сдвигу ФПМ, т.е. вместо. В пространстве это приводит к тому, что линейный элемент смещается в пространстве или нарушает его форму. При покадровой развертке получаем ломаную линию сканирования:

2. Нелинейный однородный фильтр – функция размытия зависит от величины самого сигнала. Отсюда в расчете таких систем производят разделение на отдельные линейные стадии, т.е. разделяем их линейное и нелинейное звено, и рассматриваем эти звенья отдельно. Пример этого фильтра – фотоматериал.

Iстадия: которая заканчивается образованием скрытого изображения – линейная по отношению к интенсивности и освещенности.

II стадия: химико – фотографическая обработка (почернение) – нелинейная по отношению к освещенности. Является нелинейной в линейных координатах если перейти к логарифмической шкале (Logh), то реакция фотоматериала в координатах D-lgH будет линейной.

5. Мерность сигнала и требования к носителям информации.

а=f(x,y,z,t). Для того чтобы зарегистрировать сигнал носитель должен обладать мерностью соответствующ. мерности этого сигнала. Обычно такие носители труднодоступны. Недостающая мерность может быть заменена дополнительным каналом, т.е. средой с той же мерностью. a=f(x,y,z). Уменьшают также мерность сигнала. Дискритизация- разделение сигнала на отдельные фрагменты. Ч/б фотография: распределение яркостей описывается в двумерном пространстве f(x,y). Достаточно потребовать от фотоносителя фотографических характеристик (фотографич. широта, разрешающая способность). Цветная фотография: f(x,y,r,g,b) к носителям информации предъявляется и требования к чувствительности RGB. Цветное изображение регистрируется с частотой 24 кадра в секунду и получаем цветное кино: f(x,y,r,g,b,t). Глубина пространства регистрируется с помощью высокого разрешения на одном кадре (подобно линзе) с потерей контрастности и разрешения- метод называется голографией. Для его осуществления используются специальные лазеры и специальные схемы записи и восстановления изображения.

28. Соотношение между спектром единичного, периодического и квазипериодического объекта.

Периодический объект (решетка) бесконечной протяженности.

Единичный объект это штрих, взятый из решетки.

1.Спектр единичного объекта штриха.

F(ν)=sinπνe/πνe – это сплошной

2.Для периодического объекта спектр линей дискретный и представляет выборку из спектра единичного.

3.Будут дискретные выборки, но каждая из них будет представлять спектр линий единичного объекта шириной.

F(ν)=sinπνL/πν Если объект является квазипериодическим то спектр является более сложным, каждая из дискретных выборке будет представлять собой не одну линию при определенной частоте, а некий спектр единичного объекта с шириной L

. Расчет ФПМ объектива.

Она самая высокая Tоб()=2/*(arccos/2A-/A*1-(/2A)2, где

A – апертура;  - длина волны;  - частота; A=sind/d, где d – диаметр объектива.

Источником помех могут служить различные случайные явления возникающие в процессе создания отдельных элементов или звеньев т.е. они являются естеством этих систем. Оптич. звено: 1)дифракция 2) аберрация. Дифракционные явления подчиняются законам физ. оптики и определяются распределением интенсивности в изображении бесконечно малой точки. Диаметр этого пятна определяет разреш. способность объектива и влияет на ФПМ объектива. Аберрации влияют на ФПМ объектива опосредственно, поскольку их величина зависит от ряда случайных процессов, сопровождающих изготовл. самого объектива. Точка не представляет собой точку, а некоторую искривленную поверхность. Поскольку отдельные элементы объектива отличны от расчетных идеальных то передаточные свойства объектива наиболее удобно оказалось оценивать по данным экспериментальным оценки ФПМ объектива. Такие кривые ФПМ наряду с разреш. способностью фокусным расстоянием является неотъемлемой паспортной характеристикой любого объектива.

7. Первичная классификация технических систем передачи изобразительной информации.

По признаку мерности системы делятся на 3 класса:

1) Системы без изменения мерности изображения (свободное пространство, бинокль, объектив, телескоп). Эти системы могут вносить кое-какие искажения.

2) Системы с уменьшением мерности (системы с накопителями), фиксация сигнала- фотография. Если мерность сигнала превышает мерность системы, то мерность сигнала была сведена к мерности системы. Широко применяется в полиграфическом производстве- фотомеханический метод получения фотоформ для копировальных устройств. Эти устройства называются системой форматной обработки изображения- обработка изображения происходит одновременно по всему формату, или используется одновременно какая то большая часть изображения.

3) Система с уменьшением восстановления мерности- многомерные изображения на входе превращаются в изображения с уменьшенной мерностью (одномерное изображение). В этом виде изображение обрабатывается, затем оно снова восстанавливается либо до прежней мерности, либо чуть меньше.

Эти системы требуют дискретизации сигнала (разделение сигнала на отдельные фрагменты).

29.Общие понятия и классификация шумов.

Шумы явления, которые нарушают целостность изображения и не обладают никакими общими свойствами. Носят случайный характер, хотя в некоторых случаях они могут оказаться детерминированы

1.Случайные: аналоговые, импульсные.

2.Детерминированные: шумы квантования, шумы пространственной дискретизации.

Случайные шумы описываются случайными функциями, а детерминированные определены на некотором пространстве или временном отрезке (растровые и периодические структуры). Любое явление которое нарушает целостность изображения попадает под понятие помех или шумов.

Аналоговые – из-за зернистости фотоматериала.

24. Расчет ФПМ контактного копирования.

Система контактного копирования Tk.k()=sin(/2(1-2r2))*S() где r – зазор. Чем больше зазор тем меньше коэффициент ПМ. S()- функция- пространственный спектр источник излучения зависит от размера источника излучения и от расстояния до регистрирующей среды- т.е. от угловых размеров. Для расчета пространственного спектра источника излучения необходимо взять размер проекции источника излучения на плоскость изображения размер. проекции.

8. Понятие об аналоговом представлении изобразительной информации. Линейность.

Имеем дело с функциональной зависимостью сигнала от координаты. По x- рассматриваем, y- фиксируем. Сигнал измеряется постепенно он характеризуется. Берем х1 затем х1+х … мы можем взять любое число этих значений. Такая функция называется аналоговая постепенное изменение инфракрасного сигнала; такая функция значение координат которой и значение самой функции могут быть выражены несчётным количеством сигналов. В некоторых случаях аналоговая функция может иметь крайние значения (min и max).

30. Аналоговый случайный шум – описание с использованием вероятностных методов.

Причиной возникновения их могут является флуктуации (колебания) оптические плотности или коэффициентов пропускания/отражения. Например зернистая структура фотографического почернения. Анализируя сигнал в некотором направлении x, мы можем получить бесконечное число оптических плотностей.

Если длинна реализации (отслеживания функции) достаточно большая, то можно оценить вероятность появления текущего состояния ai, которое находится на длине реализации (внутри рассматриваемого отрезка).

Если имеем x1, x2,x3,…xn a1,a2,a3…an, то можем оценить вероятность появления этих величин: p(a1)p(a2)p(a3)… Поскольку аналоговый случайный шум описывается несчетным множеством отсчетов, то случайный шум описывается посредством нормального распределения. F(x)= 4/σ√2π*e-(x-a)2/σ2

Т.к. случайные шумы описываются нормальным распределением, то для их расчета подходят параметры: 1).ậ - среднее значение сигнала 2)a=∫aip(a)da – мат. Ожидание 3)ậ2=∫a2p(a)da – средний квадрат. 4)D = ∫(x-ậ2p(a)da – дисперсия

5)σ=√D – среднеквадратичное отклонение.

. Расчет ФПМ многозвенной линейной системы.

Круглая апертура:

T=2I1(d)/d, где I1 – функция Бесселя 1го порядка

T()=sin(e)/Te – для щели, где L – длина

T() = e-dx в степени 2 – для лазера.

При оценки линейной системы, используя преимущества метода ФПМ, возможно рассчитать ФПМ системы перемножением отдельных её звеньев. Если например, цепь системы воспроизведения изображения включает оптическое звено и фотографический материал, то используют формулу Тс () = То () Тф (), где Тс () – ФПМ системы; То () – ФПМ оптического звена; Тф () – ФПМ регистрирующего звена.

10. Оригинал как носитель изобразительной информации. Общая характеристика информационного содержания изобразительного оригинала.

Обычно в полиграфии мы имеем дело с плоским стационарным во времени сигналом, который называют оригиналом. Он может быть представлен в цвете. Информация имеющаяся в изображении делится на 3 блока: 1) Градация 2) Цвет 3) Структура.

1) Градация- это последовательность тонов. Оригинал характеризуется параметрами: Коэф. поглощения, коэф. отражения, коэф. пропускания и оптич. плотностью. Градация характериз. форму изображения объема.

2) Цвет- характеризует цвет изображения может отличаться по насыщенности. Он представляет собой градационные характеристики разделенные по различным каналам. Конечный цвет будет определяться взаимодействием этих преобразованных каналов.

3) Структура изображения- разрешающая способность, гранулярность и т.д. Структура: а) резкость и четкость изображения б) шумы изображения.

а) Резкость характеризует границы между 2 деталями, четкость- включ. в себя передачу мелких деталей

б) Шумы- это любые отклонения от параметров изображения от среднего значения, которое определяется нереальными характеристиками объекта.

37. Аналоговый случайный шум – описание с применением функции автокорреляции и спектральной плотности мощности.

Для учитывания частотных свойств введем понятие функции автокорреляции.

a=b Сдвигаем одну решетку относительно другой. I(x) = 1/2х ∫a(x)u(x-Δx)dx

Для четной функции инвариантных относительно начала координат различия между сверткой и автокорреляцией исчезает. Для случайного процесса: чем больше пространственная частота его структуры тем более узкой становится функция автокорреляции. Функция автокорреляции четная → I(0)=D=σ2→ для случайного функция автокорреляции является аналогом функции размытия линии. Преобразование Фурье для функции автокорреляции (спектр): S(ω)=1/2π∫I(x)*e-iωxdx

Белый шум (постоянен)

64. Расчёт влияния ФПМ линейной системы на воспроизведение периодического изображения.

В качестве объекта воспроизведения выбран периодической объект, что позволяет уменьшить объем вычислений за счет замены интеграла Фурье рядом Фурье, что позволяет производить расчеты на пространственных частотах кратных основной частоте объекта.

1. Осуществляют Фурье-преобразование

2. Определение спектра входного зрачка на плоскость

3. ФПМ контактного копирования

4. ФПМ пленки

5. Вычисл. спектр интенсивности изображения

6. Определяем распределение интенсивности в изображении (обратное преобразование Фурье)

10. Методы описания градации.

Градация- это последовательность тонов. Оригинал характеризуется параметрами: Коэф. поглощения, коэф. отражения, коэф. пропускания и оптич. плотностью. Градация характериз. форму изображения объема. Градация – последовательный ряд величин параметра оригинала, расположен. по возрастанию или убыванию. Характеристики по градации: 1) Контраст- эффект качества и количества между самым темным и самым светлым участком изображения (для первичного оригинала) Выражается величинами яркости. 2) Градиент изображения- скорость приращения оцениваемого параметра по всему динамическому диапазону тоновой шкалы или ее отдельных зонах. Используется для количественной оценки процесса преобразования градации в данной системе.

32. Импульсный случайный шум – методы описания.

Он имеет 2 значения: нулевое значение проявлений шумов, т.е. мы имеем следующую картину Рисунок тетрадь. Х0 – протяжённость паузы Х1 – протяжённость шума. Переход от Х0 к Х1 может происходить в любой точке пространства или в любой момент времени. Импульсный шум характеризуется амплитудой, средней продолжительностью импульса и его распределением, средним расстоянием (т.е. величиной паузы и распределением величины паузы). Амплитудное значение принимает величину 0 и 1. Если средняя длительность паузы составляет Х0 ,а средняя длительность импульса Х1 то вероятности появления нулевого уровня Р(0) и единичного уровня Р(1) можно оценить так: Р(0) = Х0/Х1+Х0

Р(0) = Х1/Х1+Х0 – среднии вероятности. Упомянутые параметры не зависят друг от друга и распределены по ехр-ному закону.

50. Взаимосвязь ФРЛ и ФПМ. 2 формулы

1. Обе функции нормированы (имеют мах точку в 1).

2. Математически связаны.

3. ФРЛ – функция в пространстве пространств

ФПМ – функция в пространстве частот

4. Обе функции описывают размытие в системе.

ФПМ определяет величину коэффициента передачи модуляции с синусоидальным распределением интенсивности в зависимости от пространственной частоты решётки.

12. Возможности количественной оценки градации.

Градационная характеристика – количественная связь между параметрами исходного и полученного изображения возникающего в результате градационного преобразования в системе. Градиент может быть оценен как средний по всему динамическому диапазону, так и по его отдельным зонам. Контрастность- мера применяемая для оценки градационной характеристики процесса преобразования изображения. Она является частным случаем понятия градации. Градация несет в себе большой объем информации, может быть по разному рассредоточены. Для количественной характеристики зон используется понятие гистограммы- графическое представление распределения доли площади анализируемого изображения которая занимает участки имеющие определенную величину параметра изображения в зависимости от величины этого параметра.

33. Взаимосвязь сигнала и шума. Понятие об отношении сигнал/шум.

Есть 3 основных случая взаимосвязи сигнала и шума:

- если статистич. характеристики шума не зависят от величины сигнала (наз. аддитивный) а=ас+аш

- если статистич. характеристики шума зависят от величины сигнала изображения (шум- мультипликативный) a=kaсaш сигнал повышается, шум повышается

- шум аддитивно-мультипликативный a= aс+ aш +kaс aш

Случайные шумы могут быть аддитивными могут зависить от величины сигнала. Детерминированные шумы всегда зависят от величины сигнала.

Сигнал/шум является очень важными в технике, так как возможность выделения шума в сигнале зависят от их соотношения, а не от величины сигнала. Численное понятие сигнал/шум разное- в некоторых областях они характериз. в отношении яркостей, в некоторых областях –в отношениях оптич. плотностей (фотография).

51. Взаимосвязь ФРЛ и КФ.

1.Обе функции показывают изменение интенсивности освещенности в условиях размытия.

2. Имеют общую зону размытия. (одинаковые зоны перехода).

3. Обе функции нормированы (имеют мах точку в 1).

4. Математически связаны.

h(xi) = ∫-xi-xo g(x)dx=1 g(xi) = dh(xi)/dx

Зона перехода краевой функции = зоне перехода ФРЛ.

13. Тонкая структура изображения. Оценка по пограничной кривой.

Под резкостью понимается насколько резко, насколько скачкообразно передаются детали. Переход от Dmin к Dmax называется пограничной кривой. Резкость изображения зависит от зоны перехода и от градиента. a=(1/D) * G2x- G2x- среднеквадратичный градиент. G2x- =1/x*(dD/dx)2dx . Метод должен быть однозначным, давать возможность проводить расчеты воспроизведения мелких деталей изображения на основе первичных данных системы. Мелкие детали- точность воспроизведения и резкость краев мелких сюжетно важных деталей. Поскольку края и отдельные линии являются важными элементами, то во многих случаях качество изображения оценивается по точности воспроизведения краев деталей, их резкости или точности воспроизведения отдельных штриховых деталей. Простейшим сюжетом, по которому оценивается резкость, является край полуплоскости- резкая прямолинейная граница между освещенной и неосвещенной частью изображения.

Чем больше угол распределения плотностей тем изображение ближе к идеальному.

34. Методы оценки шумов.

Методы оценки шумов связаны со спецификой самого процесса. Наиболее развитыми являются методы оценки случайных аналоговых шумов (например шумы у оригинала выполненного полиграф. способом). Есть методы визуальной оценки: эталоны случайных шумов, метод предельно увеличения (увелич. постепенно изображение, имеющ. случ. шумы, за критерий зернистости приним. то увеличение, при котором зернистость начинает быть заметной). Объективная оценка шумов электр. сигналом (одномерным временным сигналом, к нему примен. оптич. анализы с помощью электр. прибора). Можно находить спектр шумов. Эти методы можно применить для оценки пространств. шумов изображения. Для этого пространств. сигнал нужно преобразовать в одномерный временной (электр. сигнал). Нужно осуществить сканирование. Считывание может происходить по разным траекториям. Если считывающее пятно маленькое, то мы получ. истинное значение шума при малом разрешении мы имеем усредненные значения шумов. При большом увеличении малая аппретура считывания шумов. Чем меньше апертура считывания, те больше наши шумы соответствуют истинным шумам в изображении. Увеличение апертуры способствует сглаживанию шумов, даже до их полного исчезновения, следовательно, считывающая апертура соответственно должна иметь ФПМ человеческого глаза в нормальных условиях.

. Формулы расчёта Тγ по известной Тγ

В связи мо сложностью изготовления тест-объектов с синусоидальным распределением интенсивности в пространстве , более часто используют тест-объекты с решетками , создающими прямоугольное распределение интенсивности на входе. Возможность иих применения оснвана на том, что прямоугольный сигнал может быть разложен в ряд Фурье по синусоидальным составляющим.

Преимущества Тγ с чертой: 1)легче создать тест объект. 2)легче расчёты стр.25 4,7 4,8

Модули Тγ с чертой больше Тγ с волной

12. Метод функции размытия точки и линии.

Однозначную модель структурных свойств системы можно построить на основе метода функции размытия точки или связанных с ней функций. Этот метод справедлив для линейных систем, но для нелинейных систем метод может быть обобщен на основе включения дополнительных нелинейных преобразований на конечной стадии процесса. Допустим что все изображение состоит из большого множества мелких точек. Каждая точка несет яркость, импульс. Без размытия каждый из этих импульсов представляет собой -функцию. -функция это импульс приложенный к бесконечно малой точке. Если в системе имеется размытие, то -импульс превращается в конечную функцию. g(x,y) функция размытия точки. Функция размытия точки- это то распределение интенсивности которое превращает единичные импульсы в реальное изображение. ФРТ удовлетворяет всем требованиям и позволяет рассчитать изображение любой детали, которое нас может интересовать, если эта деталь производится в системе с размытием. Если ФРТ является симметричной по окружности, то можно перейти от ФРТ к ФРЛ. Система которая дает круговую симметрию функции размытия называется изотропной. g(x)= g(x,y)dy.

35. Общие понятия о дискретном представлении изображения.

Все окружающее нас пространство дает аналоговое представление информации. Однако при переходе к цифровой эре возникла необходимость в переходе к цифровой форме представления информации. Дискретная форма требует ограничения числа отсчетов. Это происходит по уровню сигналов, огранич. в пространстве. Рассмотрим сигнал с огранич. числом уровней. Такой сигнал называется квантованным пространственно-дискретным – с ограниченным числом отсчетов в пространстве. Дискретизация сигнала изображения есть условие его цифрового представления.

52. Метод нерезкого маскирования.

Представляет собой разновидность нелинейной фильтрации с обратной связью. При фильтрации с обратной связью часть полученного основного сигнала отводится в отдельный канал, обрабатывается по заданному закону, а затем суммируется с основным сигналом, нелинейно воздействуя на конечный результат преобразования. В процессе считывания изображения оптический сигнал разделяют на 2 канала, основной и дополнительный, играющий роль канала обратной связи. Дополнительный сигнал создают таким, чтобы он имел меньший контраст и большее размытие, а также полярность, обратную полярности основного сигнала.

Нерезкое маскирование можно осуществлять как фотографическим, так и оптоэлектронным аппаратным методом, с выделением отдельного реального оптоэлектронного корректирующего канала. Возможно, осуществлять метод и чисто математически, путём соответствующей обработки цифрового массива считанной ранее информации из памяти ЭВМ.

15. Расчет штриховых деталей изображения, штрихи.

В реальных системах с размытием штриховые детали должны иметь скачкообразные значения интенсивности, будут формировать на границе детали КФ. Штриховые детали формированные в системе с размытием можно рассматривать как сумму краевых функций, формируемых краями полуплоскости образованных границами штриховых деталей. При этом эти краевые функции будут одинаковые для одной секции границ детали. Точки симметрии этих краевых функций будут соответствовать этим краевым границам штриховой детали, то есть будут разнесены между собой на ширину штриховой детали.

45. другой

72.

13. Алгоритм расчета структуры изображения с использованием ФРЛ.

Выберем произвольно точку с координатой О2. Рассмотрим какую интенсивность О2 будет создавать для точки О3 . О3 затемненная и освещенность создается точкой О2. g(u)- ФРЛ, b(x) само распределение. du будет пропорционально значению функции размытия g(u)du при этом считаем g(0)=1 Сама координата т. О3 = х b(x-u) т.О2 = (x-u) b(x-u)g(u)du. Интеграл сверки, а сама операция получила название «операции сверки». Зная операцию сверки можно перейти к более простому представлению этого явления. КФ метод представлению размытия узких световых пучков. Край полуплоскости это резкообазначенная прямолинейная граница между освещенной и неосвещенной частью изображения. В следствие размытия света часть из освещающейся части пространства, неосвещающейся часть пространства получим распределение освещ. называемой КФ.

36. Квантование сигнала- общие понятия. Рассмотрим случай одномерного квантования сигнала. Сопоставим его с аналоговым. На рисунке- 1) аналоговый сигнал 3) в квантованном виде получим ограниченное число отсчетов по a(x). Уровни квантования разделены между собой уровнями разделения (они находятся как правило посередине). Сигнал, находящ. ниже уровня разделения будет смещен на нижний уровень квантования. Если сигнал находиться выше уровня разделения, то он будет смещен на верхний уровень квантования. В данном случае протяженность каждого уровня будет меняться.

53. Понятие об инверсной фильтрации. Преимущества и недостатки метода.

Инверсная фильтрация – это фильтрация временного электронного сигнала. Инверсный фильтр – взаимодействует на весь диапазон частот, пропускает высокие ослабляет низкие. Затем сигнал можно усилить. Рис. Настя. ФПМ в инверсном фильтре имеет обратный ход, рассчитывается по формуле о свёртке. Тγсум = Тγсис * Тγф

Недостаток метода: воздействует на шумы (при увеличении К увеличиваются шумы).

14. Взаимосвязь краевой функции и ФРЛ. 66

1.Обе функции показывают изменение интенсивности освещенности в условиях размытия.

2. Имеют общую зону размытия. (одинаковые зоны перехода).

3. Обе функции нормированы (имеют мах точку в 1).

4. Математически связаны.

h(xi) = ∫-xi-xo g(x)dx=1 g(xi) = dh(xi)/dx

Зона перехода краевой функции = зоне перехода ФРЛ.

. Шумы квантования. Точность представления квантованного сигнала.

Аналоговое представление квантованное. При этом возникают погрешности- шумы квантования. Причины: - ограничение области значения квантуемого сигнала (огранич. динамического диапазона);

- погрешности квантования внутри выбранного ограниченного интервала, который называют шумами квантования.

Погрешности ограничения. Пусть какой либо сигнал изменяется от 0 до ak. Ограничим квантование до интервала ак1-ak В нем сигнал принимает случайные значения с плотностью P(ak). Исходя из заданной граничной ошибки.Погрешность квантования

1гр= гр2=

Суммарная погрешность 1гр+гр2= ∑гр ≤∑ заданной. Погрешности огранич. связанные с уменьшением динамического диапазона могут быть сделаны как угодно малыми ==> набольшее значение bv.n погрешности возникающие внутри интервалов квантования.

D(nk) мера погрешности имеет вероятностное распределение и зависит от P(ak)- распределения вероятностей. Q- точность представления; М-число и нтервалов квантования.

. Шумы растровой дискретизации и визуальное восприятие растровых структур.

Одна из характеристик информации – степень ее зашумленности, т.е. наличие флуктуаций, нарушающих структуру изображения. Если в качестве анализируемого и воспроизводимого изображения служит изображение, информационное поле которого сформировано строчной или точечной структурой, то наличие их нежелательно при дальнейшем воспроизведении, т.е. эти структуры представляют собой шумы. Так можно интерпретировать и полутоновое изображение, полученное растровым полиграфическим способом. Оно имеет растровую структуру, которая мешает воспроизведению. Читатель как приемник полутонового изображения не нуждается в растровой структуре. Чем меньше она заметна, тем лучше. Т.о. растровая структура является шумом. В отличие от случайной зернистой структуры, растровая шумовая будет в большей степени скоррелирована с изображением. Растровые изображения могут быть получены ксерокопированием, цифровой фотографией, с помощью лазерных принтеров.

Выделение основного сигнала из растрированного изображения:

в качестве фильтра – ФПМ глаза, к-рая является фильтром низких частот и позволяет воспринимать растровое изображение как аналоговое вследствие отсечения ФПМ глаза высокочастотных составляющих, формируемых растровой структурой. Спектр растрового изображения представляет собой спектр основного изображения и будет размножаться с помощью растровой структуры. Если частота растра низкая, то происходит перекрывание спектров и при визуальной фильтрации не составляющие, вызванные растровой структурой, полностью устраняются. Эти остаточные составляющие представляют собой детерминированные шумы растровой дискретизации.

15. Расчет штриховых деталей изображения – просвета.

Возможности расчета отдельной одномерной детали. Под штриховой деталью понимают одномерно протяженную деталь изображения, которое формировано из 2-х параллельных прямых и создает изображение имеющее 2 уровня интенсивности (Bmax,Bmin) и которые могут быть коррелированными. Могут быть 2 типа таких деталей: деталь ограниченного размера со значением B=0 на неограниченном фоне B=1, такую деталь назовем штрихом. И деталь со значением B=1 на неограниченном фоне со знаком B=0, такую деталь называем просветом.

37. Критерии незаметности ошибки квантования. Число уровней квантования.

Оптимальным является интервал уровней квантов при котором Q- min, и не превышает заданного значения. Шумы квантования пропорциональны ширине интервала квантов. Минимизация (задача оптимизации квантования сводится к этому) суммы Q0 посредством оптимально распределения диапазонов квантов на интервалы 2 n оптимальной ширины. Для выбора оптим. этой виличины можно применить пороговый подход.

Скачок сигнала не будет заметен если меньше определенной величины, если больше порогового интервала, то мы замечаем ошибку. Для выбранного критерия решение задачи оптимального расположения интервала квантования и выбора числа интервалов сводится к решению уравнения . Ширина n-го интервала квантования должна выбираться равной 2 n пороговое, а представителем n-го уровня должна быть значение а в центре n-го интервала. Если n пороговое не зависит от n (интервала квантования), то получим равномерную шкалу квантования. Число интервалов квантов определяется соотношением . Если имеем изображение с D=2,0 а именного такое изображение на полиграфическом оттиске, то аmax\amin=100. В качестве пороговой ошибки  применяется порог контрастной чувствительности человеческого глаза. 4,6/0,02=230- число, которое показывает что для полиграф. оттиска необходимо число уровней квантования 230 (изображение будет восприниматься как непрерывное). 28=256 – стандарты квантованного изображения в котором 256 уровней обеспечивают неразличимые ошибки.

54. Цифровые фильтры сглаживания.

Цифровые фильтры для уменьшения шумов изображения представляют собой усредняющую матрицу.

1 1 - обрабатывающая матрица, коэф во всех элементах = 1

1 1 20 15 - числа соответствуют изображению

17 8 шумовой пиксель. Проходя через обрабатывающую матрицу ничего не меняется, затем суммируем 20+17+15+8=60/4=15.

15 15 . Метод устранения шумов с помощью световых фильтров.

15 15 1 1 1 х – регулируемая величина. Обрабатывается

1 х 1 пиксель в середине с учётом окресностей.

1 1 1

. Периодический объект – общее описание, применение.

Периодические штриховые объекты в которых штрихи и просветы периодически чередуются. Граница может быть произвольная. =1/p (мм-1)-основная частота. P – период. Периодический объект- это объект, элементы которого повторяются периодически через равные временные или пространственные интервалы. Простейший объект- линейная П-образная решетка.

E(x)=E(x0+nT) периодически повторяющаяся ситуация. а – ширина импульсов, в – ширина пауз. Если а = в, то скважность решётки 1 к 1. Если а ≠ в, то скважность а/в 2:1 – линейная периодическая решётка.

39. Аналоговая модуляция сигнала.

Модуляция сигнала – (явление) это изменение сигнала по определенному закону которую можно рассматривать как произведение функции самого сигнала (модулирующая функция) и модулируемой функции (представляет периодическую функцию, синусоидальную и имеет более высокую частоту чем модулирующая. Часто моделирующую называют несущей. Для полиграфической репродукции моделирующая несущая. Модуляция воздействует на амплитуду, частоту или фазу моделируемой функции. Различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию.

73.

16. Применение анализа Фурье для описания периодических объектов.

Отдельно стоящий объект мы можем рассчитать методом краевой функции, а если нет, мы приходим к теореме свертки. Поэтому используется Фурье-анализ, т.к. свертка сплошная операция. В общем случае переодич. объекты раскладываются на гармонические составляющие, с использованием рядов Фурье, т.е в разложении присутствуют только гармонические составляющие.

Фурье-анализ осуществляется с помощью интегралов. Это выражение функций:

E(x)=

F()= Коэффициент Фурье комплексно-спектральная плоскость амплитуд, называют потому что функция имеет дискретно-сплошной спектр. Спектральная плоскость- это амплитуда отнесенная к единице полосы пространственных частот.

39. Импульсная модуляция сигнала.

Помимо классической модуляции используется импульсная модуляция. Она отличается тем, что у нее модулируемый сигнал имеет форму прямоугольных импульсов

Широтная импульсная модуляция- при ней изменяется ширина импульса при сохранении постоянного периода импульсов. Частотно-широтно-импульсная модуляция- меняется широта и чистота. Амплитудно-широтно-частотно-импульсная модуляция- меняется все.

74.

17 Спектр периодического объекта- различное представление.

Спектр (Сn) представляет собой спектр амплитуд и фаз. Функция Е(х) в качестве аргумента представляет собой координату х, некоторую пространственную величину. При разложении в ряд Фурье эти функции превращаются в сумму функций, зависящих от пространственной частоты. Е(х) определена в пространстве пространств, p=1/, 1=1/p-частота первой гармоники.

. Модуляция как способ дискретизации изображения. Применение в полиграфии.

Второй тип, который используется в дискретизации -пиксельная дискретизация. Модуляция сигнала (явление)- это изменение сигнала по определенному закону, который можно рассматривать как произведение функции самого сигнала (модулирующую функция) и модулируемой функции (представляет периодическую функцию, синусоидальную и имеет более высокую частоту чем модулирующая), часто модулирующую функцию называют текущей. Для полиграфической репродукции моделирующая ф-ция- несущая. Модуляция воздействует на амплитудн. частоту или фазу моделируемой функции. Различают амплитудную, частотную и фазовую модуляцию. Помимо классической модуляции используется импульсная модуляция. Она отличается тем, что у нее модулируемый сигнал имеет форму прямоугольных импульсов. В полиграфической продукции оттиски различных видов рассматриваются как модулир. изображения с различными способами модуляции. Глубокая печать- различная глубина, но постоянная величина растрового элемента. На полиграф. оттиске для глубокой печати получаем одинаковый по величине, но разные по толщине красочного слоя растровые элементы которые рассматриваются как амплитудно-импульсное изображение. Широтно-импульсная модуляция- способ высокой печати, плоский офсет при использовании периодических растров. Частотно-импульсная модуляция- получение при офсете с печ., при использовании частотно-модулир. растрирования при которой размер растровых элементов постоянны, а меняется частота элементов на ???. Амплитудно-широтн. импульс формируется на оттиске глубокой автотипии с переменной глубиной растровых точек. Частотно-широтно импульсная – офсетная репродукция или с перем. структурой растра (меняется и размер элемента и их количество), литография.

58. Естественные и технологические преобразования в системе.

Чтобы передать информацию цель передачи с использованием техническим системы с использованием нового понятия. Использование технических систем и нового понятия приводит к необходимости создания новых свойств этого сигнала, следовательно, к преобразованию этого сигнала. Эти преобразования делят на технологические (геометрические) и системные (естественные). Они отлич..? технологии делаем специално чтобы создать новые свойства носителя, соверш. сигнала. Естественные возникают независимо от нашего желания, определяются свойствами системы и возможно рассмотрение их как: а) неясного преобразования, которое необходимо уменьшить (компенсировать) б) эти преобразования можно использовать как технологические (полезные)

Задачи технологического преобразования: - преобразования мерности включающие уменьшение и восстановление мерности

-оцифрование изображения

Необходимо провести 2 вида дискретизации (по уровню квантования, дискретизацию пространственную, затем цифровое кодирование изображения)

- градационное (параметрическое) преобразование в зависимости от носителя изображения (сжатие дин. диапазона, градац. преобразование)

- преобразование состоящее в растровой дискретизации изображения. Это специф. для полиграфии.

Естественные преобразования: - возникают в системе- градационные преобразования (преобразования полярности, сокращения дин. диапазона)

-фильтрация (размытие узких световых пучков) частотная

-возникновение шумов изображения.

18. Понятие о прямом и обратном преобразовании Фурье периодического объекта.

Любая функция, не имеющая разрыва 1 и 2 рода может быть разложена на элементарные гармонические составляющие косинусоиды и синусоиды, которые отличаются друг от друга амплитудой и периодом. Под прямым преобразованием Фурье мы понимаем разложение функции на гармонические составляющие. Такое преобразование часто называют разложением функций на спектральные составляющие или спектральным анализом. Разложение функций на гармонич. составляющие называют переходом из пространственно-временной области в частотную. Обратное Фурье-преобр. – нахождение функции по известным гармоническим или спектральным составляющим. Само разложение в ряд Фурье называется прямым Фурье преобразованием. Можно сделать обратное Фурье преобразование, просуммировать все коэф. с соответств. частотами на основе частотно-пространственного спектра.

Нулевая гармоника имеет значение постоянной составляющей.

40. Амплитудно-импульсная модуляция- модель и описание дискретного изображения.

АИМ пиксельной структуры изображения. Возникает пиксельная структура., возникающая в процессе сканирования является основным этапом превращения из аналогового сигнала в цифровой. Явления при АИМ: В процессе сканирования изображение разбивается на элементы (пиксели), каждый пиксель импульс. А амплитуда сигнала пикселя соответствует мощности считываемого сигнала. Можем представить себе схематически в виде аналогового сигнала, который умножается на импульсы. E(x)- сигнал аи= (амплитуда импульса описывается -функцией. - импульсная модуляция. -функция смещенная, смещение происходит с шагом х, этот шаг называется шаг дискретизации. ∑(x+nx)-дискретизирующая функция. После дискретизации получим: см. рисунок. Такой анализ целесообразно сделать в частотном пространстве.

76.

19. Применение анализа Фурье для описания непериодических объектов.

Фурье-анализ осуществляется с помощью интегралов. Это выражение функций:

Коэффициент Фурье- комплексно-спектральная плоскость амплитуд, называют потому, что функция имеет дискретно- сплошной спектр. Спектральная плоскость- это амплитуда, отнесенная к единице полосы пространственных часот.

41. Спектральное представление дискретного изображения при амплитудно-импульсной дискретизации.

Спектр произведений функции равен свертке спектров этой функции. Пусть Е(x)  F() при преобразовании Фурье дискретизиров.  (ч+nX)  - (-n/x)

Найдем свертку 2-х Фурье функций. F*()= n= - F(-n/x) Представим себе в графич. виде спектр. функций

В результате импульсной дискретизации в спектр. пространстве помимо спектров исходного сигнала F() появляется бесчисленное множество смещенных спектров этого сигнала. Они повторяют спектр исходного сигнала, но отстают от него на интервалы +-1/x; +- 2/x; +-3/x; +- n/x Следовательно, получаем размножение спектров смещения, кратное n/x

Чем меньше шаг дискретизации, тем дальше спектры будут разнесены (расширяется полоса частот). Чем выше разрешающая способность при сканировании, тем полоса частот будет меньше. Производя АИМ, сталкиваемся с проблемой расширения спектров, после прохождения системы стоит вопрос о восстановлении сигнала. Простейшим методом восстановления сигнала является фильтрация сигнала.

77.

20. Понятие о ФПМ.

Т- коэф. передачи модуляции называют уменьшение амплитуды данной синусоиды в системе с размытием. Для разных частот этот коэф. является различным. Т-является функцией пространственной частоты. Функция характериз. зависимостью Т от пространственной частоты. Т=f ()-функция передачи модуляции (ФПМ) имеющей размытие. ФПМ является функцией Фурье преобразования. Она связана с функцией ФРЛ и несет ту же информацию, что и ФРЛ. Функция ФПМ должна быть дополнена фазовой. ФПМ носит характер уменьшающей функции. ФПМ есть Фурье преобразование функции ФРЛ. ФРЛ симметрична четная функция- для функции существует cos Фурье преобразование. ФПМ может заменять ФРЛ. ФПМ является функцией с координатами . ФРЛ является функцией с координатами x.

38. Восстановление изображения. Теорема отсчетов.

Когда мы получаем разложении сигнала при малом шаге дискретизации, при котором полученные разложенные спектры разнесены по шкале пространственных частот таким образом, что не перекрываются. В этом случае мы можем восстановление исходного сигнала без всяких потерь путем пропускания его через фильтр низких частот который пропускает только основной спектр сигнала, при этом фильтр низких частот отсекает все остальные спектры; в случае, если спектр пропускания фильтра имеет П-образную форму, то сигнал будет передан, восстановления без искажения. ФПМ- фильтр передачи пространственных частот.

При использовании малого шага дискретизации нам необходимо иметь систему с очень широкой полосой пропускания, что является очень сложной технической задачей. При использовании системы с уменьшенной полосой пропускания возможны следующие явления (размножения спектры начинают перекрываться).

Оптимальным вариантом является:

-спектры не перекрываются и не создают шумы, и оптимизированная частотная полоса пропускания сигнала

1) если спектры ограничены

2) выполняется теорема отсчета- т. Котельникова

Т. Котельникова – любую функцию E(x), имеющую ограниченную спектр можно передать с любой точностью при помощи отсчетов следующих друг за другом через интервалы X=1/2max Реальн. случай выделения основную сигнала из пространственно-дискретизированного методом фильтрации.

60. Системы вывода в поэлементной обработке, классификация операции.

Процесс сканирования включает развертку изображения по x,y. Задача: преобразовать двумерный пространственный оптический сигнал в одномерный временной электрический сигнал. Фиксируется начальная точка отсчета, происходит считывание до завершения строки, затем переход на 2 и потом вдоль 2 строки и т.д.

Этот сигнал носит аналоговую форму представления. Чтобы сделать его цифровым, обработка методом численной дискретизации. Импульсы обработки имеют постоянный период. Формируем цифровой файл последующих импульсов изображения, амплитуды представляют в квантовом виде в виде цифрового кода. Цифровой файл позволяет на основе дискретного импульса опросить любую временную координату, следовательно любую пространственную. На цифровом файле знаем амплитуду и координаты.

1 задача выполнена, приступаем к восстановлению и записи изображения.

Обработка разделена на несколько этапов.

-считывание (подсистема считывания)

-системы передачи (канал связи)

-операции записи изображения (регистр) – подсистема записи

Система считывания делится на: -одноапертурные

-многоапертурные

21. Методы оценки ФПМ.

На ряду с КФ для описания размытия в системе отображения изобразительной информации используется ФПМ. Эта функция содержит ту же информацию о размытии и все функции могут быть найдены одна из другой. Необходимость перехода от одной функции к другой обусловлена тем что при одинаковом информац. содержании они обладают различными практич. свойствами (для ФПМ относительное удобство и легкость расчета передаточной характеристики системы по известным ФПМ отдельных звеньев). ФПМ может быть определена экспериментально, либо пересчетом ФРЛ либо расчетным путем на основе теоретических посылок. ФПМ определяет величину коэффициента передачи контраста (Tν) одномерной решетки с синусоидальным распределением интенсивности в зависимости от пространственной частоты решетки. Для оценки ФПМ используя синусоидальную решетку мы неоднократно можем применять амплитуду, имея протяженный тест объект. Это увеличивает надежность. Возможно автоматизировать измерения, упростив их. Рисунок.

42. Понятие о цифровом представлении изображения.

.Цифровое пространственное изображение стало необходимо при создании цифровых машин, задачи и хранение информации Изображение должно претерпевать два вида дискретизации:

1) Пространственное 2) Дискретизация по уровню. Можно осуществлять цифровое кодирование изображения в соответствии со свойствами аналогового изображения при осуществлении цифрового представления. Случайное многоуровневое квантование (число уровней может быть различным) Для того чтобы квантование было незаметным для человеческого глаза число уровней должно быть 256. При диапазоне равным 2 для каждого уровня есть своя последовательность 0 и 1. 256 уровней могут быть записаны в двоичной системе в виде последовательности 0 и 1. Нужно иметь 8 ячеек, в которых 256 уровней (это байт) каждая из ячеек бит. 01101000- байт информации. Для записи штрихового изображения каждый штрих может иметь 2 уровня (яркости или Д) достаточно одного бита. Такое изображение называется однобитным. Для того, чтобы записать ч/б изображение (серое). Нам нужно 256 уровней или 8 ячеек или байт информации. Если цветное то 3 байта информации. Возможно запись не только 256 а заметное большее, каждый следующая ячейка будет увеличенное число уровней вдвое. Мы должны организовать последовательность записанных в соответствующих ячейках. Порядок записи называют цифровым форматом записи. В качестве формата используют формат TIFF файл, для хранения бинарного изображения могут используется и др. форматы. Аналитическая запись в виде кривых Безье. Такая запись осуществляется в формате PostScript. EPS- вид записи и хранения информации формат PDF, используется в полиграфии для передачи информации (базируется на языке PostScript) более удобен.

61. Системы вывода в поэлементной обработке, классификация, операции.

Системы записи: - одноточечные (одноэлементные, многоэлементные).

Если запись осуществляется оптическими методами то однолучевые и многолучевые системы во всех случаях система записи осуществляется со сканированием. Исключение: многоэлементная система, когда число записи элементов соответствует общему количеству элементов в изображении. Тогда одновременно можем записывать все элементы изображения.

Запись 1 лучом (строчная, кадровая развертка). Несколько лучей (тогда запись элементов несколько сотен, они осуществляют строчную развертку и потом группа элементов передвигается по кадрам и снова строчное сканирование. Возможно еще когода записывающий элемент представляет не линейку, а матрицу. Осуществляется и строчная и кадровая развертка (дискретное перемещение и по строке и по кадрам).

49. Воздействие ФПМ на изображение периодич. объектов.

Периодич. объекты имеют дискретный спектр. ФПМ воздействует на изображение объекта, только на частотах, соответствующих частотам объекта. Полезно при расчете систем, когда важно обеспечить передачу частот объекта. Информация была передана без потерь, если бы T=1, то тогда все звенья системы не должны давать размытия. Рисунок.

43. Преимущества и недостатки цифрового представления изобразительной информации.

Преимущества цифровой записи:

- бинарный характер цифрового представления позволяет использовать для этих изображений новые носители. Эти носители обеспечивают возможность постоянного запоминания этого сигнала в компактной форме и возможности оперативной памяти. Возможности использования систем памяти как в процессе обработки изображения так и в промежуточном хранении. Позволяет осуществить операции с этим изображением и осуществляется разрыв обработки во времени и пространстве. Это дает возможность использовать электронных систем обработки изображения.

- бинарный характер сигнала цифрового делает эту обработку и хранение очень надежными, если при аналоговом представлении изменении сигнала ведет к изменению характеристик изображения то в бинарной системе записи легко все отклонения значений сигнала, которые возникли в каналах передачи могут быть устранены легко, сигнал … до предельных значений  высокое качество передачи изображения.

Недостатки: необходимость расширения полосы частот, пропускаемой системой с целью обеспечения пропускания дискретизированного сигнала. Это главный и единственный недостаток. Еще в цифровой системе нужна дискретизация изображения, что отличает от аналогового сигнала. Недостатки как исправлять: При формировании цифрового сигнала для 2-го недостатка необходимо создать условия, чтобы приемник этого сигнала человек не нашел разницы между цифровым и аналоговым сигналом, необходимо использовать ограниченную разрешающую способность человеческого глаза при пространственном восприятии сигнала (т.е. огранич. ФПМ человеческого глаза) и использовать ограничение пороговой чувствительности глаз, ограничение пространственной разрешения позволяет нам не воспринимать пиксельную или растровую структуру изображения, а порог чувствительности глаза- квантов структуры сигнала. 1-й направление- Совершенствование вычислительной техники используемой при обработке цифрового изображения, т.е. новой тактовой частоты и 2 направление- использование многоканальности вычислительной техники, 3 направление- оптимальное кодирование сигналов изображения, направлено на уменьшение сигнала без потери его потребительских свойств, т.е. его качества. Эти методы довольно сложные. Некоторое уменьшение информационной емкости сигнала (компрессия)- технологический характер и могут применятся в системах допечатки.

62. Сканирование и коммутация.

Сканирование это последующее считывание ув сигналов или записи этих сигналов, причем формирование и запись изображения и последовательное перемещение этого элемента по S изображения. Формирование изображения. Перемещение апертуры по S. Обычно выделение малого элемента осуществляется оптическим путем, развертка может осуществляться механическим способом, электронным их взаимодействием и т.д.

Коммутация это элемент, аналог сканирования когда в процессе считывания изображения сигнала создается комплекс элементарных сигналов, равных сигналу изображения а затем эти сигналы считываются с этого фотоприемника (планшетные сканер, цифровой фотоаппаратах).

23. Связь ФПМ и краевой функции.

Непосредственное применение ФПМ или расчет воспроизведения в соответствии с интегральными преобразованиями по прямой теореме свертки в данном случае являются достаточно трудоемкими. Более просто и наглядно эта задача решается с использованием КФ. Таким образом, возникает необходимость в преобразовании ФПМ в КФ. С другой стороны, в ряде случаев при исследовании системы или ее отдельных звеньев бывает невозможным размещение в объекте периодического тест- объекта, но в то же время в самом объекте имеются отдельные детали с резкими краями. Анализ таких деталей позволяет получить КФ. Следовательно, тогда для оценки передаточных свойств возникает необходимость в решении обратной задачи – переходе от КФ к ФПМ.

Emax=С-В

Emin=(D-C)+(B-A)

H(x)=(T-T/3+2)/4 T = Emax - Emin / Emax + Emin

Где T - коэффициент передачи модуляции на произвольной частоте ;

T/3 – коэффициент передачи модуляции на частоте, втрое меньшей частоты ;

Ординату точки КФ с абсциссой x= -1/4 находят из известного соотношения h(-x) = 1-h(x)

44. Оптимальное кодирование изображения при использовании цифровых методов: методы сжатия информации без потерь и с потерями.

Методы без потери информации. Метод Хаффмана – суть его в том, что для передаваемого сигнала определяется частота встречаемости определения символов этого сигнала, то на основании ее можно разкодировать эти символы различными но длительности кодами.

Метод LZW – в нем повторяющаяся информация кодируется блоками, т.е. если есть блоки повтор – то их кодируем символом и не повторяет блок, а только код блока. Такая кодировка для реальных изображений. Этот метод используется в реальной полиграфии, может приводить к сжатию полутонов изображения и не оценкам сжатие может быть в половину. Есть еще метод кодирования длин . Под серией понимают серия пикселей с 1 значением. 1 пиксель не 1 ячейка, а длина серии.

Методы сжатия с потерей. В настоящее время наиболее распространенным методом является JPEG метод. Он основывается на Фурье анализе, берется изображение, делится на блоки, в каждый из блоков происходит дискретный cos преобразование (Фурье анализ) и они представляют в частотном пространстве. При восстановлении изображения производят на обратную матрицу (обратную 1-й), потом обратный Фурье анализ и получается восстановление изображение из сжатого, но в этом случае потери неизбежны. Определяется матрицей преобразования и может состоять в 10 раз. То что потеря потеря осуществляется высоко частотно, составляет несущественно т.к. при растрировании мы их все равно потеряем и с сжатием JPEG и без него – одинаковы.

Это метод может быть дополнен (метод субдискретизации) тем, что перед сжатием изображения разделяют на яркостную и цветовую составляющие. Для яркостной составляющей ФПМ глаза выше чем для цветовой. Сжатия разное по цветовой и яркостной разное. В настоящее время проводится разработка новых методов, но их уже используют JPEG 2000. Сжимать можем полутоновое изображение.

81. Линейность и изотропность системы.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении