Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображений в среде Matlab (2006), страница 5

Таким образом, в этой книге то, что называется цифровой обработкой изображений, связано с процессами, имеющими изображения на входе и на выходе, а также с процессами извлечения определенных признаков изображений вплоть до распознавания отдельных объектов. В качестве простой иллюстрации, проясняющей эти концепции, можно рассмотреть задачу автоматического анализа печатного или рукописного текста. Действиями по цифровой обработке изображений, которые рассматриваются в данной книге, являются считывание области изображения с текстом, предварительная обработка этого изображения, выделение (сегментация) отдельных букв и знаков текста, описание этих символов в удобной компьютерной форме и, наконец, распознаванне каждого индивидуального символа текста.

Если же говорить об осмыслении содержимого страницы, то эту задачу можно уже отнести к области анализа изображений или машинного зрения в зависимости от уровня сложности информации, ожидаемой от прочитанного текста. Цифровая обработка информации в том виде, как она была определена вьппе, успешно применяется в широком круге областей, имеющих важное социально-экономическое значение. 1.3. Система 1"1АТ1АВ и пакет!псе Ргосеыщ Тоо1Ьох МАТЬАВ является языком высокого уровня для выполнения технических и научных вычислений.

В нем интегрированы вычисления, визуализация и программирование в удобной пользовательской среде, в которой задачи и их решения выражаются с помощью привычных математических обозначений. Типичный набор действий включает; математические вычисления; разработку алгоритмов; моделирование и создание прототипных систем; анализ данных, их исследование и визуализацию; построение различных графиков; разработку приложений и пользовательский интерфейс.

МАТ1 АВ представляет собой интерактивную систему, в которой базовым элементом выступает массив элементов, который не требует задания фиксированной размерности. Это позволяет легко формулировать условия и решения многих вычислительных задач, которым требуется матричное представление объектов. При этом необходимая работа займет лишь малую долю времени, которое потребовалось бы для написания аналогичных программ на скалярном и неинтерактивном языке типа С или ГогФгап. Название МАТЬАВ происходит от английского словосочетания МА Тпх ЛАВога1оги Система МАТЬАВ была написана для облегчения доступа к матричным программным продуктам, разработанным в рамках проектов Ь11~1РАСК (Ь1пеаг Яувгеш Рас1саяе) и Е1ЯРАСК (Е1яеп Бувтеш Рас1сайе).

В настоящее время ядро МАТЬАВ встроено в библиотеки ЬАРАСК (Ь1пеаг А!кеЬга Рас1саке) и ВЬЮ ~~~20 Глава Ь Введение (Вав1с Ьшеаг А1яеЬга ЯпЬргоягашв), которые включают самое современное программное обеспечение для матричных вычислений. В университетской среде МАТЬАВ является стандартом вычислительных инструментов для начальных и углубленных курсов по мателватике, технике и другим научным дисциплинам. В промышленности МАТЬАВ широко используется многими исследователялли и разработчиками. Система МАТЬАВ имеет расширения в виде наборов специализированных программ, которые по-английски называются !оо1Ьох (набор инструментов).

Пакет 1шаяе Ргосевв1пя Тоо1Ьох (1РТ) состоит из функций МАТ1.АВ (они называются М-функции или М-файлы), которые расширяют возможности стандартной среды МАТЬАВ для решения задач цифровой обработки изображений. Другие наборы еоо!Ьох, которые иногда используются в 1РТ, — это Я1япа! Ргосеэв!пя Тоо1Ьох (пакет обработки сигналов), Ь!ецга! Хеелиог!» Тоо1Ъох (пакет для нейронной сети), Рцхху 1.оя!с Тоо1Ьох (пакет с нечеткой логикой) и ЪУаие1е! Тоо!Ьох (пакет для работы с вейвлетами).

Система МАТЬАВ Ягпе!епг 'лГегв!оп, предназначенная для студентов, включает полную версию МАТЬАВ. Ее можно купить со значительной скидкой в университетских магазинах (в США), а также на вебсайте компании ЫаеЬе!гог!ев (лилили.ша!Ьлиог)ев.сош). Вместе со студенческой версией системы можно приобрести дополнительные продукты, включая пакет 1РТ. 1А. Задачи по обработке изображений В каждой главе этой книге даны подходящие функции из МАТЬАВ и 1РТ, которые позволяют применять соответствующие теоретические построения. Если же в системе МАТЬАВ или в пакете 1РТ отсутствовали инструменты, необходимые для реализации каких-то специфических функций, то были разработаны и документированы новые функции для решения этих задач.

Как уже отмечалось, полный текст всех таких функций приводится в книге. Ниже дано содержание каждой последующей главы. Глава ал Цифровые изображения в МАТЬАВ. В этой главе приводятся основные сведения по системе МАТЬАВ, включая обозначения, индексирование массивов и основы программирования на языке МАТ1,АВ. Этот материал служит фундаментом всей книги, поэтому читателю необходимо свободно овладеть всеми этими понятиями. Глава 3: Преобразование яркости изображений и пространственная фильтрация. В этой главе рассказывается, как с поллолцью МАТЬАВ и 1РТ совершать преобразования яркости цифровых изображений. В ней также рассматриваются методы линейной и нелинейной фильтрации с большим количеством примеров и иллюстраций, Глава 4: х1астотные методы обработки изображений.

В этой главе излагаются основные подходы при реализации прямого и обратного быстрого преобразования Фурье (РРТв, Рав! Ропг1ег Тгапв1огшв) и при визуализации спектра Фурье с помощью функций 1РТ. Здесь также объясняется фильтрация в пространственной области. Рассматривается метод построения фильтров частотной области из конкретных пространственных фильтров. Глава 5: Восстановление изображений. В данной главе приводятся классические методы восстановления изображений, такие как винеровская фильтрация.

Обсуждаются и иллюстрируются также итеративные и нелинейные методы, например, метод Ричардсона — Люси и метод оценивания по максимуму правдоподобия для слепых деконволюций. Разбираются методы регистрации изображений и геометрической коррекции. Глава 6: Обработка цветных изображений. Здесь рассматриваются подходы при обработке псевдоцвстных и полноцветных изображений. Обсуждаются цветовые модели, применяемые при обработке цветных изображений. Функции из 1РТ по обработке цветных изображений расширяются новыми инструментами для обработки дополнительных цветовых моделей. В этой главе также рассматривается применение цвета при решении задач обнаружения границ и сегментации областей.

Глава 7: Вейвлеты. В текущей реализации пакета 1РТ отсутствуют вейвлетные преобразования. В этой главе разработаны функции для вейвлетного анализа, совместимые с пакетом ттате1ес Тоо1Ьох, которые дают возможность применять все концепции вейвлетных преобразований, изложенные в книге Гонсалеса- Вудса.

Глава 8: Сжатие изображений. В пакете 1РТ нет функций сжатия изображений. В этой главе разработаны некоторые функции, которые можно применять при решении задач компрессии изображений. Глава Рд Морфологическая обработка изображений. Рассматривается широкий спектр функций 1РТ, позволяющих делать морфологическую обработку изображений. Разбираются как двоичные изображения, так и полутоновые изображения с градацией серого цвета. Глава 16ч Сегментация изображений. В этой главе описываются и иллюстрируются функции из пакета 1РТ, служащие для сегментации изображений.

Разработаны новые функции для применения преобразования Хуга и для метода выращивания областей. Глава 11: Представление и описание. Здесь разработаны некоторые новые функции для представления объектов, включая цепные коды и представление ломаной линией. Даны также новые функции для описания объектов, например, Фурье-дескрипторы, текстурные дескрипторы и инварианты двумерных моментов. Эти функции расширяют инструментарий пакета 1РТ для исследования свойств областей. Глава 12л Распознавание объектов. Основным предметом данной главы является эффективная реализация функции вычисления евклидова расстояния и расстояния Махаланобиса. Эти функции играют ключевую роль в методах, основанных на сопоставлении образцов, В этой главе также делается обстоятельное обсуждение методов манипуляции со строками символов в МАТЮКАВ. Манипуляция и сравнение строк очень важны при распознавании структурных образцов.

Кроме этого материала, в книге имеется три приложения. Приложение А. Здесь собраны все существующие в 1РТ и описанные в книге новые функции для обработки изображений. Включены также соответствующие базовые функции из МАТВАВ. Этот список представляет собой удобный обзор всех полезных функции для выполнения работ по обработке изображений. ~~~22 Глава 1, Введение Приложение Б. Здесь обсуждаются методы разработки графических интерфейсов пользователя (СШз, Сгабса1 11вег 1псеггасев) в среде МАТ1.АВ.

Этот материал весьма полезен, так как упрощает контроль и взаимодействие функций, делает их более интуитивными. Приложение В. В каждой главе приводятся тексты (листинги) всех новых функций, разработанных в этой главе при об"ьяснении соответствующих концепций. Для удобства читателя, все полные листинги помещены в это приложение. Это относится, прежде всего, к листингам длинных функций, которые в тексте были сокращены, чтобы не перегружать материал излишней детализацией. 1.5. О вебсайте этой книги Важной особенностью настоящей книги является размещение соответствующих и дополнительных материалов во всемирной паутине по адресу: ияя.

ргепла11. сош/Вопха1ехиоодведЫпв . На этом сайте имеются следующие материалы: загружаемые М-файлы, включая М-файлы из книги; учебные пособия; проекты; материалы для преподавателей; линки на другие базы данных, включая ссылки на все иллюстрации данной книги; обновления книги, список литературы. Этот сайт интегрирован с вебсайтом книги Гонсалеса †Вуд иив.ргепйа11.сош/бопха1ехяоодв, на котором размещены дополнительные учебно-справочные и исследовательские материалы. 1.6.