Быков Р.Е. Теоретические основы телевидения (1998) (1142168), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Обработка свгналоа изображения широко используется не только в процессе исследования изображений, но и в системах вешатель- ного телевидения с целью улучшения качества изображения, фор- ровавия определенного художественного воздействия на зрителя, создювя видеоэффектов и др. Если обработку снгналоа взо раже- б вия используют с целью коррекцаи искажений, вносимых средой распространения светового потока от сцены до ФЭП, преобразователями свгнала или другами элементами ТВС, то такую процедуру называют реставрацией юображевня (приближением к вдеальному неискаженному иэображению).
Обработка сагаалов изображения может производиться с целью фо рованом изображений отображающих те вли иные свойства объекта исследования, но фвзически (как изображение) ле сущ урмв Ф встающих. В этом случае говорят о реконструкции взображений. На конструкции изображений базируется вычислительная томогра- вя — метод, позволаощвй формировать иэображения, соответствующие заданной плоскости сеченая объемных предметов (рис. 1 13, а).
Сформированное взображение обладает тем свойством, что для любой точ- 0 ка плоскости реконструкции 0 (хОу — рве. 1.!3, Ь) значение )' .з яркости (плотности объекта прн исследовании а потоке рентгеновских лучей) не зависит от значений плотности вне окре'г .) стности этой точки. Вычнсшт- у тельвах томография нашла о) 0) широкое применение в медицинской диагностике и технической дефектоскопии (при ис- ледовании в потоке рентге- г овфо: с в-аакокк втоваоккккк, 0-Гкккжтттаро.
НОБСКВХ ЛуЧЕй, В уЛЬтраэауКЕ и др.) 1б). 32 2 Г. Б. Быков зз Системы анализа н обработки взображений моною разделить ва даа класса: 1) системы, а которых анализ и обработку нзображепаа осуществляют за время одного вли нескольквх кадров; основным достоинством таках систем является возможность анализа динамическнх изобрюкевнй в реальном времени (к таким системам относятся телевизионные); 2) системы, реализующие сложные процедуры обработки, требующие большого объема памяти и времени обработки сигналов, существенно превьппающего врема телеввзвовного кадра; такие системы используют главным образом для анализа статаческвх иэображений.
Режим реального времени здесь следует понимать как рехшм, обеспечваающвй регистрацию явлешй и выработку заданных решешй (иэмереввй) без вторичная в динамику явлений, протекающих а поле изображения. Системы анализа н обработки взображеннй получили значительное разввтве с применением микропроцессоров, больших интегральных схем в матричных фотоэлектрических преобразователей, устройств оперативной и долговременной памати большой емкости, ЭВМ. Такие системы широко используются при изучении космического пространства, в навигации, биологии и медициве, в лромьппленноста для автоматизации производственных процессов и в других областях. Прв исследовании взображеввй а большвнстяе случаев отпадает необходимость исходить нэ свойств зрительной системы человека.
Описание изображения, предусматрааающее выделение его признаков в целом, фрагментов вли объектов а иоле сканирования, опредетпетсл задачами исследований. К таким задачам относят классификацию изображений, обнаружение объектов с заданными характеристиками, кодирование свгналов иэображения, описание с целью введения количественной меры (измерение). В связи с ишроким использоваввем анализа и обработки изображений для решения прикладных задач этому направлению исследований посвящено большое чжло работ [4, б, 1б и др.).
В качестве првмера лрнведем несколько характеристик, используемых в системах исследования юображеввй. Наиболее часто используется гистограмма распределения яркости элементов изображения. Эта характеристика является пространственно-нвварвантной. По осн абсцисс откладываются значения яркости с иатерваламв ттт'=(Ь -т, )/Ь, где Ь вЂ” число разрядов гистограммы. По оси ордвват откладывается число элементов ль имекацвх яркость, соответствующую опредемнному внтервалу. Часто гистограмма вормируется и по оси ордвнат откладывается нормированное значение, т.
е. относительная частота (частоты) рт=явн, где я — общее число элементов иэображения. В качестве ггг ааг р га ег гр м ли тлел' аг О П ж хо ер яз с,аемы а) Рие. 1.14. Гистограммы раепрелемива злемептоа взобреваиик по иркости (а) в объектов и пола изабравеиеи ио плмпвлзм (61: ! — лвмбамтм, и — маваппы првмера па рис. !.14, а првведепа гистограмма пзображевпя лица человека. В большинстве естестаепвых изображений темвык элемевтов больше, чем светлых, частоты появления более светлых элементов убывают примерно по экспопепте. Приведеввые результаты могут быть использованы прп построенви систем эффективного кодирования дла передачи сигпалов по каналам свюи, систем автоматической классификации изображевий, а также при решении задач описания юображевий.
Для классификации обьектов может использоваться такой признак, как площадь Я. На рис. 1.14, б приведены гистограьапя распределения по площади р(б) для различных форм клеток крови человека — лвмфоцптов (1) и мопоцитов (2). Првведевпые данные использованы при лостроепии автоматического классификатора клеток крови 14). Важвым комповевтом взображевий являются текстуры. Под текстурой повимают некоторую простравствеввую оргавюацвю элементов в пределах конечного участка юображепвя, описываемую определелвыми статическими характериспыами распределепия яркости или цветвости. Для описалвя текстур используют ризличвые прпзвак, базирующвеси ва измерении простравствепвых частот, па статистических характеристиках распредеяевия яркости элементов юображевия или па описавив структурных связей между пвми и др.
В процессе исследования взображевий, как правило, важво пе только определить твп текстуры, по и указать ее границы. Примеры модельных текстур и изображевие, содержащее три обласпг с разлпчвымп текстурами, приведены па рис. 1 15. Примерами естчствевпых текстур могут быль ыэображепвя леспых массивов вли водиой 34 Рие. !.15.
Прммрм текстурных замеевтои юобрапеввб поверхвоств па аэрофотоснимках, тканей определевпого авда в гистологических срезах (микроскопия), таках объектов, как кирпичная стева, дорожное покрытие и др. Текстуры описываются признакамв, саюавпымп с размерами окресгвостеп злемевтоа изображеввзь па котором ови определяются (крупвоструктурпые или мелкоструктурвые текстуры). В саюв с этвм текстуры часто олвсывалегся частотвыми свойствами (энергия спектра Фурье для круппоструктурвых текстур сосредоточена в вюкочастотвой области, в то время как для мелкоструктурпых — в высокочастотной). Для опвсаввя текстуры используют число перепадов яркости а окрествостих злемептов иэображения, автокорреляциовпую функцию п другие характеристики.
Првведеввые примеры пе исчерпывают многочисленных подходов к описанию юображевий и их фрагментов. иси' 55 Э 5 г 5 я!Лил ГЛАВА 2. ЗРИТЕЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ 1 з 1. зритепьнлп систе$м чеповекл Знакомство с механизмами (моделями) зрительного восприятия человека в рамках изучаемой дисциплины вызвано двумя обстоятельствами: 1) необходимостью правильного согласования характеристик ТВС с характериспсками зрвтельвой системы в тех саучмх, югда сформированное на выходе ТВС юображевие цредназначается двя воспрюпня глазом человека; 2) механизмы зрительного восприятия являются прекрасвыми првмерамн процедур обработки визуальной информации и могут служить источнвками идей для построения и оптимизации аналогичных технических систем обработки изображений.
йлазное яблою (рис. 2.1) представляет собой шарообразное тело диаметром около 24 мм, окруженное сравнительно твердой оболочкой — сллерой. В передней части глаза склера переходит в роговую оболочку богови!бр) — прозрачную для света относительно твердую структуру. Диаметр роговой оболочки около 12 мм. Благодаря хрупналилу, имеющему форму длолковьтуклой линзы, и роговица на внутренней оболочке глаза — еенсчанжг — образуется дейспштельное перевернутое изображение предметов. Наиболыпий вклад в преломление световых лучей вносит роговвца.
С передней стороны глаза хрусталик прикрываетса радужной оболочкой, образующей зрачок глаза. Диаметр зрачка, играющего роль диафрагмм, юмевяется от 2 до 8 мм. Хрусталик благодаря действию удерживающпк его мышц обладает способностью измевпь радиусы кривизны передней и задней поверхностей, измгляя тем самым фокусное Г'- оявие и осуществляя фокусировку юображевия на сетчатке. о свойство называют алломодачией. Пространспю между роговицей и хрусталиком (передняя камера) заполнено прозрачной жи!ткостью, простражтво между хрусталиком и сетчаткой — студенистой прозрачной массой (стекловидное тело).
Светочувствительными элементами глюа явлшотся колбочки и палочки овн входат в состав сетчатки (около 7 1Об колбочек н 13О 1О палочек). Сетчатка представляет собой дискретную светочувствительную структуру. Распределены колбочки и палочки по поверхности сетчатки неравномерно.
Рнс. 22 пллиострирует рас- Зб Рис. 2.!. Гнилое лблоио человсиа: ! -иерслвии иыыри, г-раиуввм обо Рва 22. Рисиреяелевве свстоитвлочии, ! — ыыылы, б — оычы, 5 — осек- ссввиельвыи илеыелтов ви сеичитловвиыы исио, б -сстчипа, 7 — шииое ио: иииво, г - сивое шпы, У вЂ” ииислыыа 1 — миссии, г - ыыбочив. и — рео. ири. тр — Чч ~ 5! ры ии сиеюиы ои исвире вспоив висли пределевие количества палочек (!) и колбочек (2) на 1 ммл сетчатки.
Ввдно, что колбочки концентрируются в основном в области так называемого жглниого лянлса (см. рис. 2.!) — на участке сетчаткп, обладающем свойствами наилучшего виденж Желтое пятно имеет овальную форму длиной около 2 мм и шириной првмерно О,З мм. Палочки сконцентрированы ва цервферии. Светочувствительные элементы глаза преобразуют световую энергию в нервные импульсы, которые по нервным волокнам и зрительному нерву передаются в зрительные центры головного мозга, где и осуществляется обработка поступающей информации. Следует заметить, что предварительная обработка информации осуществляется непосредственно иа сетчатке благодаря наличию разветвленной нейронной структуры, охватывающей значительные участки сетчатки.
В месте отведения зрительного нерва имеется нечувствительная зова сетчатки — слгног нянино. Колбочковый аппарат обладает меньшей световой чувствительностью, чем палочковый, который условно называют аннаранмм сумгргчнога зрения. Колбочковый аппарат обладает цветовой чувствительностью, палочковый аппарат такой способности не имеет. Обменные процессы в активных тамиях глаза осуществляются благодаря налнчвю сосудигнюй оболочки, котораи содержат сеть й непоеных сосудов, связанных с глазными веной и артерией. нервных волокон и кровеносных сосудов расположена непосредственно перед сетчаткой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
