ЛекцииММ3 (Курс электронных лекций), страница 3

2. Язык является стековым, все объекты из входящих потоков записываются в стек (операндов, словарей, процедур, графических состояний).

3. Обратная запись. Операнды записываются обратной (или польской) записью.

4. Обеспечивается полная независимость от конкретного устройства.

Печать:

1. Создание программы на PS, описывающей изображение.

2. Отсылка программы на принтер.

3. Используемые модули работают, на бумаге происходит формирование выражения.

Вариант 2.

Имеются два основных класса компьютерных изображений: векторные и растровые.

Векторные изображения, известные также как объектно-ориентированные изображения, определяются множеством точек, связанных математическими соотношениями. Растровые изображения задаются матрицей, описывающей точки экрана и их цвет. Чем выше качество растрового изображения (больше пикселей и больше глубина цвета), тем больше потребуется памяти для хранения информации для каждого пикселя.

Растровые изображения ближе к фотографии, поскольку позволяют более точно воспроизводить основные характеристики фотографии: освещенность, прозрачность, плавность переходов, тональность и пр. В отличие от векторных изображений растровые изображения плохо масштабируются, нужные масштабы и разрешение задаются при создании изображения. Один из способов получения растровых изображений - сканирование фотографий или слайдов. Существуют также разнообразные пакеты компьютерной графики, создающие растровые изображения. Более профессиональные пакеты предлагают пользователям разнообразные графические эффекты, которые позволяют в некоторых случаях достигать изображений, сравнимых с "ручным" рисование или фотографией.

Если посмотреть на фрагмент растрового изображения в увеличенном виде, то можно заметить, что плавная линия представляется в виде ступени, но при высокой разрешающей способности и большом числе цветов эти ступеньки не заметны для глаза.

Векторное изображение может отличаться очень высокой точностью передачи линий и сложных геометрических форм. Векторная графика не дает особых преимуществ в передаче оттенков или текстуры по сравнению с растровыми изображениями, но все же имеет ряд преимуществ:

• несложные векторные изображения обладают меньшими размерами по сравнению с растровыми изображениями,

• векторные изображения являются масштабируемыми, что означает возможность их увеличения или уменьшения без каких-либо искажений,

• в векторных изображениях часто раздельно представлены координаты векторов (точек) и характеристики их визуализации, что позволяет легко получать разнообразные визуальные образы для одной математической (геометрической) формы.

• Векторные изображения не могут быть получены путем сканирования или перехвата экранных изображений. Они создаются с помощью специальных пакетов векторной графики или путем специальных математических преобразований растровых изображений.

Традиционно векторная графика широко использовалась в геоинформационных системах (ГИС) и картографии. Векторные форматы были более компактны и с ними легче было работать. Современные ГИСы чаще используют теперь векторно-растровые технологии. Некоторые задачи, например, интерполяцию точечных изображений на поверхность, проще решать на растровых изображениях. Кроме того, здесь часто приходится иметь дело с фотографиями поверхности Земли, полученными со спутников. Такие снимки преобразуются в проекции карты, где начинают применяться методы математического моделирования.

Большинство программ по созданию или обработке растровых изображений предлагают следующие типы изображений, которые отличающиеся количеством выделяемых бит на один пиксель.

Монохромная графика

Этот режим иногда называют черно-белой графикой, или графикой с однобитовым разрешением. Это означает, что каждый пиксель может быть окрашен только в белый или черный цвет. Такие изображения можно получить с помощью графических пакетов или с помощью сканирования картинок в режиме "Монохромная графика". В этом режиме можно создавать изображения, которые по стилю относятся к художественной черно-белой графике.

Форматы:

BMP - растровый формат, разработанный фирмой Microsoft в качестве способа хранения и обмена данными. Этот формат может отображать изображения с глубиной 8, 16,24 бит. Использует алгоритм сжатия без потерь. Размер рисунка не ограничен

EPS - формат Encapsulated PostScript, основанный на языке описания страниц PostScript, разработан фирмой Adobe в 1985 г. Эти файлы используются в программах настольных издательств. Файлы EPS могут использоваться в качестве средства обмена между векторной информацией и растровыми изображениями. Этот формат основан на модели изображения, которая становится стандартным способом передачи графической информации между аппаратными средствами (принтерами) и программными пакетами.

PSD – [Photoshop] – поддерживается программи макинтош и виндоус, размер рисунка 30000*30000(максим)

PSD – [Kodak] – поддерживается всеми ОС, используется для хранения фотографических изображении на компакт-дисках размер рисунка 2048*3072(максим)Цвет 24б

GIF - может сохранять несколько растровых изображений в одном файле. Поддерживает до 256 цветов и может создавать высококачественные изображения. Формат использует сжатие данных без потерь. Широко используется для создания изображений, помещаемых в сети Интернет. Может иметь "прозрачный" фон, что также привлекательно для разработчиков Web-страниц. Размерность 64*64

PNG – 24б, LZW, обмен графическими данными, позволяет поддерживать графическое изображение с прозрачным фоном

TIF - широко используется в издательских системах. Формат может поддерживать несколько различных алгоритмов сжатия данных. Нередко возникает ситуация, когда некоторый конкретный пакет не поддерживает используемый в файле TIF метод сжатия, и могут возникать ошибки типа "Неподдерживаемый тип сжатия". Иногда проблемы возникают из-за того, что пакет может читать только черно-белые TIF-файлы, а изображение является цветным. 24б

WMF - метафайл Windows, созданный фирмой Microsoft для хранения векторной и растровой графики. Формат может создавать и хранить изображения вплоть до 24 бит на пиксель, передавая высококачественные изображения. Изображения в этом формате хорошо масштабируются.

JPG- 24б 64000*64000хранение фотографических изображении Поддерживает встроенный алгоритм сжатия JPEG Коэффициент сжатия максимальный. Сжатие с потерями, степень потерь вводится пользователем

FIF- 24б, формат не зависит от разрешающей способности устройства, используется фрактальный алгоритм сжатия, который позволяет сжимать инфу ~ в 1000 раз, является очень медленным

WIF- 24б, используется алгоритм волнового преобразования, дает сжатие в 10 раз больше чем jpg

1. Графика. Методы обработки растровой графики. Фильтры.

Дискретное изображение имеет 2 характеристики:

1. дискретизация – набор точек, которые несут в себе полезную информацию.

2. квантование – набор состояний каждой точки.

1. Дискретизация изображений:

Этот процесс называется разложением по базису. Любая точка или фигура может быть разложена по базису.

Базис:

1. Ортогональный. Скалярное произведение векторов = 0.

2. Ортонормированный. Набор векторов и функций, скалярное произведение которых = 0 и длина их = 1.

Чаще всего разложение осуществляется по ортогональному базису (по перпендикулярным осям).

Пусть Xн(t1,t2), тогда процесс дискретизации: X(i1,i2)=Xн(i1∆t1, i2∆t2) i1 и i2 – положения соответствующих элементов.

«+»: не нужно запоминать координаты точек, только количество точек в строке и шаг.

Для определения шага используется теорема Котельникова.

[не надо]

Теорема Котельникова.

Если в спектре существует максимальная частота f max, то проведя дискретизацию с удвоенной частотой 2*f max, шаг становится столь маленьким, что дискретизацию проводить не имеет смысла.

Шеннон применил эту теорему для звука. Затруднения в определении 2*f max: необходимо вычислить спектр с помощью преобразований Фурье. Применяя эти преобразования к разным изображениям, получаем разные частоты.

[/не надо]

1. Квантование изображений:

Анализируем световой поток, который пришёл в данную точку от изображений. С какой точностью необходимо описывать эту цветовую характеристику, чтобы занимать мало памяти, а точность была бы высокая?

Осуществляется сравнение сигнала с некоторой ступенчатой функцией.

r – квантованное значение сигнала. dj < x < dj+1, x=rj. Разбиение интервала на одинаковые подинтервалы. На самом деле, редко разбивают на одинаковые интервалы, чаще на разные. В случае, если в изображении большая часть информации расположена в тёмном спектре, то надо неравномерно разбивать для получения качественного изображения.

1. Поэлементное преобразование

Строгих критериев нет, полагаются на восприятие человека.

- однородное преобразование

- неоднородное преобразование

Методы поэлементного преобразования:

1. Использующие информацию об 1 пикселе

2. Использующие информацию об окружении пиксела

3. Использующие информацию о группе точек в некотором диапазоне

1. Линейное контрастирование изображения.

Используется линейная зависимость y=ax+b. Этим добиваются улучшения согласования динамического диапазона изображения и экрана. Градация яркости – 8b (0-255)

Если существуют Xmax и Xmin и разница сильно отличается от 255, то проводятся линии контрастирования:

1. Соляризация изображений

– максимальное значение исходного сигнала. k – коэффициент, управляющий динамическим диапазоном преобразования изображений.

В изображении участки, имевшие уровень белого или близкого к нему, имеют уровень чёрного. Уровень чёрного сохраняется. Уровень белого принимают участки, на входе имевшие уровень серого.

1. Препарирование изображений

Выделение изображения или изменение деталей.

Фильтры

Большинство эффектов формируется с помощью специальной матрицы 3x3.

- матрица эффектов, - ядро матрицы.

Алгоритм преобразования:

1. Значение светопикселя ( ) умножается на

2. К результату прибавляется произведение окаймляющих элементов. => получаем цвет. Содержимое заменяется на эту сумму.

Если сумма элементов ядра = 1, то яркость преобразуемого пикселя не изменяется, если >1 – уменьшается.

1. Размывание

Все коэффициенты <1,. Производится для каждого цвета отдельно.

1. Резкость

Используется указанное выше ядро, но =1, а окаймляющие элементы подбираются так, чтобы сумма =1. Можно применять несколько раз.

1. Тиснение

=0. Матрица ядра составляется таким образом, что фоновым пикселям (которые не находятся на границе перехода от одного цвета к другому) присваиваются нулевые значения, а нефоновым – ненулевые. Положительные значения заменяются на отрицательные для изменения направления тиснения.

1. Акварелизация

1. Сглаживание цветов изображения. Медианное усреднение цвета в каждой точке. Для каждого пикселя рассматриваются 24 соседних. Все значения помещаются в список и сортируются в порядке возрастания. Пикселю присваивается 13 значение в списке.

2. Каждый пиксель обрабатывается ядром резкости.

1. Шум (формулы необязательно)

Говорим только о вредном шуме. Изображение представляется в виде функции y(x), являющейся двумерной. Помеха также является двумерной функцией, но изменение изображения происходит значительно медленнее, чем изменение помехи. Задача заключается в определении матрицы, при умножении на которую эта составляющая (помеха) уничтожается.

, ,