Анисимов Б.В., Курганов В.Д., Злобин В.К. - Распознование и цифровая обработка изображений (1033973), страница 53
Текст из файла (страница 53)
В первом случае элементы изображения воспринимаются «сетчаткой» практически одновременно, что может быть реализовано, например, с помощью мозаики фотодиодов. При этом возникает возможность параллельного считывания информации. Однако такой ввод данных, несмотря на его высокое быстродействие, часто затруднителен из-за сложности построения «сетчатки», имеющей достаточные размеры, высокую чувствительность в режиме микросекундных засветок и возможность хранения воспринятой информации на время ее ввода в ЭВМ, а также значительных аппаратурных затрат на дальнейшую параллельную обработку. Во втором случае двумерная функция яркости В (х, у), описывающая плоское изображение, преобразуется в одномерную В («) = В (х (7), у (г)) с помощью его развертки, осуществляемой соответствующей системой, последовательно анализирующей элементы (х, у) «поля зрения» с течением времени Е При этом траектория развертки либо автоматически определяется воспринимаемым изображением (следящая развертка), либо предопределена заранее (принудительная развертка).
Несмотря на сравнительно высокое быстродействие, простоту учета некоторых простейших преобразований изображения и экономичность его описания при следящей развертке, применение последней в ряде случаев нецелесообразно из-за существенного влияния помех в «поле зрения», возможности срывов на тонких выступающих частях Предположим также, что анализ яркости отдельных элементов изображения (сканирование поля зрения) производится в прямой растровой последовательности слева направо и сверху вниз, напоминающей телевизионный растр. Начало координат расположено в нижнем левом углу растра, ось х направлена вправо по краю сетчатки, а ось у направлена вверх. Способы кодирования визуальной информации (ввода растровой картины), позволяющие по записанной информации полностью восстановить исходное изображение, можно условно разделить на две группы.
Группу 1 составляют такие способы ввода, когда в память ЭВМ записывается вся информация об изображении (конечно, в пределах точности квантования координат и яркости) и не требуется никакой априорной информации о характере изображения. Осуществить такой ввод можно безадресным или адреснььм способом. 1. При безадресном способе ввода изображения вводится как матрица 11А11 размером Ф х )Ч, каждый элемент аы которой является д-разрядным двоичным числом, представляющим яркость Вм соответствующего элемента растра. Общее количество двоичных разрядов для записи растра составит Д1б=д1Уз и не зависит от характера изображения.
(7. 1) 240 прослеживаемого контура и зацикливания при обходе последнего вследствие неоднозначности считывания, трудности анализа многоградационных и неодносвязных изображений и т. п. К принудительным относят радиально-круговую и строчно-кадровую развертки. Однако подсчет значений тех или иных признаков, используемых для распознавания изображения, на основе его описания, получаемого с помощью радиально-круговой развертки, затруднителен. Кроме того, практическая реализация основных ее достоинств, связанных с инвариантностью упомянутого описания к параллельным переносам и поворотам изображения, если центр развертки совмещен с геометрическим центром проекции и развертка начинается от некоторого характерного для изображения направления, приводит к большим аппаратурным затратам.
Перед непосредственной обработкой визуальных изображений необходимо их ввести в ЭВМ. Будем считать, что плоское изображение полностью описывается двумерной функцией В (х, у), представляющей яркость (или коэффициент отражения света) отдельных его точек. Для цифрового представления изображения производятся пространственное квантование (непрерывные координаты х, у точек изображения квантуются на №а и Уз элементов) и квантование яркости (непрерывный диапазон яркости от В, до В, заменяется ьз дискретными отсчетами; Еэ— Число уровней квантования яркости). П р и м е ч а н и е. В дальнейшем положим, что «поле зрения» представляет собой квадратную «сетчатку» размером У Х й1 элементов, а для кодирования яркости отдельных точек растра используется д = Еп1 (1ояз»'.т) + 1 двончных разрядов 2.
П адресном способе ввода для каждой точки изображения в ,. процессе ввода определяются ее координаты (хп у») ч яркост и. ри ьВ. ' Требуемая разрядность координат составит и = Еп1 (1одз У) + 1, '.если Еп( ()сиз Ф) ( 1одз № и и = Еп( (1оаз А(), если Еп1 (1оиз У) = = 1од № При этом общий обьем памяти для хранения изображения ' будет равен Д»а=(ч+2н) 1рз. (7.
2) Адресный способ ввода значчтельно уступает безадресному как по еб емому обьему памяти, так и по скорости ввода. Действительно, тр у мом количество двоичных разрядов при адресном способе ввода в т= = (з) + 2а)/д раз больше, чем при безадресном. Поэтому и требуемый объем памяти, и число обращенчй к памяти в процессе ввода для адресно п ного способа ввода примерно в т раз больше, чем для безадресного. . На практике, как правило, д(п, поэтому тх 1.
Например, д ля у=3, п 9 имеем лт=7. Достоинство адресного способа ввода заключается в том, что введенную информацию можно сразу использовать для последующих преб азований, в которых участвуют координаты точек изображения (например, для вычисления геометрических моментов, часто испол- ьзуемых в качестве признаков распознавания). В этой связи значительный интерес представляют локальные операции, позволяющие выполнять некоторые преобразования над матричными представлениями изображений, полученными для безадресного ввода. К группа 2 следует отнести способы ввода, для реализации которых ребуется некоторая априорная информация о характере изображетре ния. Такой информацией может быть, например, знание яркости фон, а, на котором представлено изображение объекта. Если известна яркость фона В, а яркость точек изображения объекта отличается от нее, то точки фона, не несущие полезной информации, в память Э ф не вводятся.
Во всех способах ввода группы 2 требуемый объем памяти ЭВМ зависит от площади, занимаемой изображением объекта на поле растра (количества элементов «сетчатки», занимаемых изображением обьекта), так как в этом случае вводу подлежат только точки изображения объекта. Для удобства сравнения различных способов формализации изображений вводится безразмерная величина $з — козффиз(иант заполнения растра; $, = Ф„/Фв (у„ — число элементов дискретизации растра, расположенных натизображении объекта; й(з — полное число элементов дискретизации растра). Рассмотрим некоторые из способов формализации информации, входящих в группу 2.
1, Для каждой точки изображения в процессе ввода определяются ее координаты (хм у,) и яркость Вы. В этом случае требуемый объем памяти ЭВМ (число разрядов) составит Уа (д+ 2л) $з Г»м (у.з) Достоинства данного способа совпадают с достоинствами адресного ввода. 2. Прн вводе изображений в памяти машины можно учесть то обстоятельство, что для всех точек изображения, расположенных на какой-либо, например 1ьй, строке растра, координата уг имеет одно и то же значение.
Поэтому для всех таких точек величину уг можно указать только один раз (факт ввода уг для каждой строки может фиксироваться каким-либо признаком). Объем памяти ЭВМ, необходимый для записи изображений (без учета затрат памяти на дополнительный признак строки), в этом случае будет равен (7.4) Мр=лМ+(д+л) 2рМР. .Выражение (7.4) справедливо в случае, если изображение занимает по вертикали все поле зрения, т. е.
все А( элементов. В противном случае первый член последнего соотношения должен быть заменен на величину агр',(гр'„— размер изображения объекта по вертикали). 3. Суть этого способа ввода (полуадресного) состоит в том, что по строке растра вводятся координаты (х;, уг) только первой точки строки, яркость которой Вм чь Ве, а для последующих точек, для котоРых также Вм ~ Вй, вводится только значение яркости. Требуе мый объем памяти ЭгзМ для такого способа ввода определить наиболее трудно. Действительно, здесь необходимо учитывать, сколько раз прн движении луча по каждой строке пересекается линия внешнего контура изображения (в известном смысле неоднозначность отсчетов по координате х).
Для различных строк эта величина также может оказаться различной. Чтобы оценить максимальный объем памяти, положим, что при движении луча по каждой строке внешний контур изображения пересекается л раз (учитываются только вхождения в силуэт изображения) и изображение занимает по вертикали Л' элементов. При таких условиях необходимый объем памяти составитр Мр — -2гглМ+$р ЧМР. (7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
