Muestreo de imágenes. Transición de señales continuas y transformaciones a imagen discreta discreta

Imágenes que consisten en elementos discretos, cada uno de los cuales solo puede recibir un número finito de valores distinguibles que cambien en el tiempo final se denominan discretos. Se debe enfatizar que los elementos de la imagen discreta, en general, pueden tener un área desigual y cada uno de ellos puede tener un número desigual de gradaciones distinguibles.

Como se muestra en el primer capítulo, la retina transmite imágenes discretas a los departamentos más altos del analizador visual.

Su aparente continuidad es solo una de las ilusiones de la vista. Esta "cuantificación" de las imágenes inicialmente continuas no está determinada por las restricciones asociadas con la resolución del sistema óptico del ojo y ni siquiera los elementos estructurales morfológicos del sistema visual, sino la organización funcional de las redes nerviosas.

La imagen se divide en elementos discretos por campos de recetas que combinan uno u otro número de fotorreceptores. Los campos de recetas producen la selección primaria de la señal de luz útil por suma espacial y temporal.

La parte central de la retina (FOVAA) está ocupada solo por las columnas, en la periferia fuera de la FOVAA, hay columnas y varitas. En condiciones de vida nocturna, los campos de Colummer en la parte central de la retina tienen aproximadamente el mismo valor (alrededor de 5 "en la medida angular). El número de tales campos en FOVAA, las dimensiones angulares de las cuales son de aproximadamente 90", alrededor de 200. El papel principal en los puntos de noche es jugado por campos pegajosos. El resto de la superficie de la retina. Tienen un tamaño angular de aproximadamente 1 ° en toda la superficie de la retina. El número de tales campos en la retina es de aproximadamente 3 mil. No solo detección, sino que también la visualización de objetos débilmente iluminados en estas condiciones se realiza mediante secciones periféricas de la retina.

Con un aumento en la iluminación, el papel principal se inicia a tocar las otras células acumulativas: campos receptivos de columina. En FOVAA, un aumento en la iluminación causa una disminución gradual en el valor eficiente del campo, mientras que el brillo del orden de 100 ASB no se reduce a una columinación. En la periferia con una iluminación creciente, apague gradualmente los campos pegajosos (freno) y las columnas entran en vigor. Los campos de Colummer en la periferia son como un fowel con la capacidad de disminuir, dependiendo de la energía de la luz que cae sobre ellos. La mayor cantidad de columos que pueden tener campos receptivos de columina con una iluminación creciente, crece desde el centro a los bordes de la retina y, a la distancia angular de 50-60 ° desde el centro alcanza aproximadamente 90.

Puedes calcular eso en las condiciones del bien. iluminación del día El número de campos de recetas alcanza unos 800 mil. Este valor se corresponde aproximadamente con el número de fibras en el nervio de la audiencia de la persona. La distinción (permiso) de los objetos a la luz del día se lleva a cabo principalmente por FOVTEA, donde el campo receptivo se puede reducir a una columinación, y las columnas en sí están ubicadas más apretadas.

Si el número de células acumulativas rígidas se puede determinar en una aproximación satisfactoria, entonces no hay datos suficientes para determinar el número de condiciones posibles de campos de recetas. Solo se pueden hacer algunas estimaciones en función del estudio de los rápidos diferenciales de campos de recetas. El contraste del umbral en los campos receptivos de Foxal en un cierto rango de trabajo de iluminación tiene pedido 1. Al mismo tiempo, el número de gradaciones distinguibles es pequeña. En toda la gama de Perestroika, el campo de la receta de Fowel de Colummer difiere 8-9 gradaciones.

El período de acumulación en el campo de la receta es la llamada duración crítica, se determina por un promedio de aproximadamente 0,1 segundos. Pero en altos niveles de iluminación, puede parecer que disminuya significativamente.

De hecho, el modelo que describe la estructura discreta de las imágenes transmitidas debe ser aún más complicada. Sería necesario tener en cuenta la relación entre el tamaño del campo de la receta, los umbrales y la duración crítica, así como la naturaleza estadística de los umbrales visuales. Pero hasta ahora no hay necesidad de esto. Es suficiente para presentar como modelo de la imagen el conjunto de la misma en el área de los elementos, cuyos tamaños angulares son más pequeños que las dimensiones angulares de la parte más pequeña resuelta de la parte, el número de distinguibles Los estados de los cuales son mayores que el número máximo de gradaciones de brillo distinguidas y el tiempo del cambio discreto de los cuales es menor que el período de fractura durante los destellos de frecuencia de carga crítica.

Si reemplazas las imágenes de objetos reales continuos. mundo externo Dichas imágenes discretas, el ojo no notará la sustitución. * En consecuencia, las imágenes discretas de este tipo contienen al menos no menos información de lo que percibe el sistema visual. **

* El color y las imágenes volumétricas también pueden ser reemplazadas por un modelo discreto.
** El problema de reemplazar las imágenes continuas es discreto es importante para las técnicas de cine y televisión. La cuantificación temporal subyace a esta técnica. En los sistemas de televisión de código de pulso, la imagen, además, se divide en elementos discretos y cuánticos en brillo.

Considere una imagen continua: la función de dos variables espaciales. x. 1 I. x. 2 f.(x. 1 , x. 2) en una región rectangular limitada (Figura 3.1).

Figura 3.1 - Transición de la imagen continua a discreta.

Presentamos el concepto de un paso de muestreo Δ 1 por variable espacial x. 1 y Δ 2 por variable x. 2. Por ejemplo, se puede representar que en los puntos retirados entre sí a una distancia δ 1 a lo largo del eje x. 1 SENSORES DE VÍDEO DE PUNTOS UBICADOS. Si estos sensores de video se instalan en todo el área rectangular, la imagen se administrará en una cuadrícula bidimensional

Para reducir el registro que denotamos.

Función f.(nORTE. 1 , nORTE. 2) es una función de dos variables discretas y se llama secuencia bidimensional. Es decir, el muestreo de la imagen a lo largo de las variables espaciales lo traduce en la tabla de valores selectivos. La dimensión de la tabla (el número de filas y columnas) está determinada por los tamaños geométricos de la región rectangular de origen y la elección de la etapa de muestreo por la fórmula

Donde los corchetes [...] denotan la parte entera del número.

Si el área de definición de imagen continua es un cuadrado. L. 1 = L. 2 = L,y el paso de muestreo se elige lo mismo en los ejes x. 1 I. x. 2 (δ 1 \u003d δ 2 \u003d δ)

y la dimensión de la mesa es NORTE. 2 .

El elemento de la tabla obtenido mediante el muestreo de la imagen se llama " pixel "o " cuenta regresiva". Considerar pixel f.(nORTE. 1 , nORTE. 2). Este número toma valores continuos. La memoria de la computadora es capaz de almacenar solo números discretos. Por lo tanto, para escribir en la memoria. Valor continuo f.debe ser sometido a una transformación analógica a digital en el paso d f. (Consulte la Figura 3.2).

Figura 3.2 - Cuantización de magnitud continua.

El funcionamiento de la transformación analógica a digital (la discretización del valor continuo en términos de nivel) a menudo se llama cuantificación. El número de niveles de cuantificación, siempre que los valores de la función de brillo se encuentren en el rango _____ _ _______, igual

En prácticas tareas de procesamiento de imágenes. P.varía ampliamente de P.\u003d 2 (imágenes "binarias" o "blanco y negro") a P.\u003d 210 o más (valores de brillo casi continuo). La mayoría a menudo elige P.\u003d 28, mientras que el píxel de la imagen está codificado por un byte de datos digitales. De todo lo anterior, concluimos que los píxeles almacenados en la memoria de la computadora son el resultado de la discretización de la imagen continua original de los argumentos (coordenadas) y los niveles. (¿Dónde y cuánto, y todo es discreto) está claro que los pasos de muestreo δ 1 , Δ 2 debe seleccionarse lo suficientemente pequeño para garantizar que el error de muestreo sea insignificante, y la representación digital conservó la información básica sobre la imagen.

Debe recordarse que cuanto menor sea la etapa de muestreo y la cuantización, mayor será la cantidad de datos de imagen en la memoria de la computadora. Considere como una ilustración de esta declaración una imagen en un tamaño de deslizamiento de 50 × 50 mm, que se introduce en la memoria utilizando un medidor de densidad óptica digital (microstensitómetro). Si cuando ingresa una resolución lineal de un microstensitómetro (paso de muestreo en variables espaciales) es de 100 micrones, luego se registra una matriz bidimensional de píxeles de dimensión en la memoria NORTE. 2 \u003d 500 × 500 \u003d 25 ∙ 10 4. Si la etapa se reduce a 25 micrones, entonces el tamaño de la matriz aumentará en 16 veces y constituirá NORTE. 2 \u003d 2000 × 2000 \u003d 4 ∙ 10 6. Uso de la cuantización de 256 niveles, es decir, codificando el byte encontrado por el píxel, obtenemos que en el primer caso, se requiere un volumen de 0,25 megabytes de memoria para la grabación, y en el segundo caso 4 megabytes.

Formas analógicas y discretas de presentar imágenes y sonido.

La persona puede percibir y almacenar información en forma de imágenes (visual, sonido, táctil, gusto y olfativo). Las imágenes visuales se pueden guardar en forma de imágenes (dibujos, fotos, etc.), y sonido, fijados en placas, cintas magnéticas, discos láser, etc.

La información, incluido el gráfico y el sonido, se puede representar en cosa análoga o discreto formulario. Con la representación analógica, el valor físico toma un conjunto infinito de valores, y sus valores cambian continuamente. Con una visión discreta, el valor físico toma un conjunto de valores finitos, y su valor cambia a los saltos.

Damos un ejemplo analógico y presentación discreta información. La posición del cuerpo en el plano inclinado y en la escalera se establece en los valores de las coordenadas X e Y. Cuando el cuerpo se mueve a lo largo del plano inclinado, su coordenada puede tomar un conjunto infinito de valores que cambian continuamente de Un cierto rango, y cuando las escaleras se mueven, solo un cierto conjunto de valores, y cambiando de salto (arroz. 1.6).

Un ejemplo de representación analógica. información gráfica Puede servir, por ejemplo, un lienzo pictórico, cuyo color cambia continuamente, y la imagen discreta, impresa con impresora de inyección de tinta y que consiste en puntos separados de diferentes colores. Un ejemplo de almacenamiento analógico. información de sonido es un disco de vinilo (La pista de audio cambia su forma continuamente), y el componente discreto: audio (que contiene áreas con una reflectividad diferente).

Convertir información gráfica y de sonido de forma analógica a discreta se realiza por discretización, es decir, partición continua. imagen gráfica y continuo (analógico) señal de sonido sobre el elementos separados. En el proceso de muestreo, se realiza la codificación, es decir, la asignación a cada elemento de un valor específico en forma de código.

Muestreo - Esta es una conversión de imágenes continuas y sonido en un conjunto de valores discretos en forma de códigos.

Preguntas para la reflexión

1. Dé ejemplos de formas analógicas y discretas para representar información gráfica y de sonido.

2. ¿Cuál es la esencia del proceso de discretización?

En el sistema de procesamiento de información, las señales vienen, como regla general, en forma continua. Para el procesamiento de la computadora señales continuas Es necesario, en primer lugar, para convertirlos en digital. Para esto, se realizan operaciones de muestreo y cuantificación.

Discretización de imágenes.

Muestreo - Esta es una conversión de una señal continua en una secuencia de números (muestras), es decir, la presentación de esta señal de acuerdo con cualquier base dimensional de finita. Esta vista se encuentra en el diseño de la señal de esta manera.

El más conveniente para organizar el procesamiento y la forma natural de muestrear es la representación de las señales en forma de muestrear sus valores (muestras) en puntos separados y regularmente ubicados. Este método se llama rastrier, y la secuencia de nodos en los que se toman los conteos. ráster. El intervalo a través del cual se llaman los valores de señal continua. paso de muestreo. El paso inverso se llama frecuencia de muestreo,

Una pregunta significativa que surge durante el muestreo: ¿Qué frecuencia tomará los recuentos de señal para ser la posibilidad de que su recuperación inversa en estas referencias? Obviamente, si toma los conteos demasiado raramente, entonces no contendrán información sobre la señal que cambia rápidamente. La velocidad del cambio de señal se caracteriza por la frecuencia superior de su espectro. Por lo tanto, el ancho mínimo de intervalo de muestreo permitido se asocia con la frecuencia más alta del espectro de la señal (inversamente proporcional a ello).

Para el caso de un muestreo uniforme es válido. teorema Kotelnikov, publicado en 1933 en el trabajo "sobre banda ancha Éter y cable en telecomunicaciones ". Se lee: Si una señal continua tiene un espectro delimitado por la frecuencia, entonces puede ser restaurada por completo y de manera única por sus referencias discretas tomadas con un período, es decir, Con frecuencia.

La recuperación de la señal se realiza utilizando una función. . Kotelnikov Se demostró que una señal continua que satisface los criterios anteriores se puede representar como una serie:

.

Este teorema también se le llama el teorema del conteo. La función se llama de vuelta cuenta regresiva o kotelnikovAunque la serie de interpolación de esta especie estudió todavía Whitaker en 1915. La función de lectura tiene un período de tiempo infinito y alcanza el mayor valor igual a uno, en un punto, con respecto a lo que es simétrico.

Cada una de estas funciones se puede ver como una respuesta del perfecto filtro de baja frecuencia (FNH) en Delta-Impulse, que vino en la época del tiempo. Por lo tanto, para restaurar la señal continua de sus muestras discretas, deben omitirse a través de la FNF correspondiente. Cabe señalar que un filtro de este tipo es anónico y físicamente no realizado.

La proporción reducida significa la capacidad de restaurar con precisión las señales con un espectro limitado en la secuencia de sus muestras. Señales de espectro limitado - Estas son señales, el espectro de Fourier es diferente de cero solo dentro de un área limitada del área de definición. Se pueden atribuir señales ópticas, porque El espectro de imágenes de las imágenes obtenidas en sistemas óptico es limitado debido al tamaño limitado de sus elementos. La frecuencia se llama la frecuencia de nyquista. Esta frecuencia límite anterior, que no debe haber componentes espectrales en la señal de entrada.

Cuantización de imágenes

Con el procesamiento de imágenes digitales, el rango dinámico continuo de valores de brillo se divide en una serie de niveles discretos. Este procedimiento se llama cuantificación. Su esencia es convertir una variable continua a una variable discreta que toma el conjunto final de valores. Estos valores se llaman niveles de cuantificación. En general, la transformación se expresa mediante una función escalonada (Fig. 1). Si la intensidad de la cuenta regresiva de la imagen pertenece al intervalo (es decir, cuando ), la cuenta regresiva inicial se reemplaza por el nivel de cuantificación, donde – umbrales de cuantificación. Asume que el rango dinámico de valores de brillo es limitado y es igual.

Higo. 1. Función que describe la cuantización

La tarea principal es determinar los valores de los umbrales y los niveles de cuantificación. La forma más sencilla Las soluciones a esta tarea es romper. gama dinámica A los mismos intervalos. Sin embargo, tal decisión no es la mejor. Si los valores de intensidad de la mayoría de las muestras de imagen se agrupan, por ejemplo, en la región "oscura" y el número de niveles es limitado, entonces es recomendable cuantizar de manera desigual. En la región "Dark" sigue cuántico más a menudo, y en "Luz" con menos frecuencia. Esto reducirá el error de cuantificación.

En los sistemas de procesamiento de imágenes digitales, buscan reducir el número de niveles y los umbrales de cuantificación, ya que la cantidad de información requerida para la codificación de la imagen depende de su cantidad. Sin embargo, con un número relativamente pequeño de niveles en una imagen cuantificada, pueden aparecer contornos falsos. Surgen debido al cambio similar al salto en el brillo de la imagen trocked y son especialmente notables en las parcelas suaves de su cambio. Los contornos falsos empeoran significativamente la calidad de la imagen visual, ya que la vista de una persona es especialmente sensible a los contornos. Con la cuantización uniforme de las imágenes típicas, se requieren al menos 64 niveles.

Para contar y mostrar el ejemplo de Pascal: 1) ¿Para qué es absoluto y para qué se necesita? 2) ¿Qué es ASM y por lo que se necesita? 3) ¿Qué es?

¿Constructor y destructor y por lo que se necesita?

4) ¿Qué es la implementación y lo que se necesita?

5) Llame a los módulos Pascal (en la cadena de USSSS, por ejemplo, CRT) y ¿qué capacidades da este módulo?

6) ¿Qué tipo de tipo variable: firmable (puntero)?

7) Y la última vez: ¿Qué significa el símbolo @, #, $, ^

1. ¿Cuál es el objeto? 2 ¿Qué es el sistema? 3. ¿Cuál es el nombre común del objeto? Dar ejemplo.4. ¿Cuál es el nombre de la unidad del objeto? Traer ejemplo.5.

Dé un ejemplo de un sistema natural.6. Dar un ejemplo de un sistema técnico. 7 Dé un ejemplo de un sistema mixto.8. Dé un ejemplo de un sistema intangible.9. ¿Qué es la clasificación? 10. ¿Cuál es la clase de objeto?

1. 23 Pregunta: enumere los modos de operación del acceso DBMS:

Creando una tabla en modo constructor;
- crear una tabla con la ayuda de un asistente;
- Crear una tabla ingresando datos.

2. ¿Qué es un formato vectorial?

3. ¿Es posible atribuir lo siguiente a los programas de servicio:
a) Programas de servicio de discos (copia, tratamiento, formato, etc.)
b) Compresión de archivos en discos (archivadores)
c) Combatir las computadoras y mucho más.
yo mismo pienso en cuál es la respuesta aquí b, ¿verdad o no?

4. Lo que pertenece a las propiedades del algoritmo (a. A. Afrezidad, b. Performance In. Maliness, definición, viabilidad y comprensible) - Aquí pienso que todas las opciones son correctas. ¿Cierto o no?

Prueba 7 Preguntas de conferencia con la elección de respuesta

13. La frecuencia del reloj del procesador es:

A. El número de operaciones binarias realizadas por el procesador por unidad de tiempo.

B. Número de pulsos generados en un segundo, sincronizando nodos informáticos

C. El número de posibles apelaciones del procesador a memoria de acceso aleatorio por unidad de tiempo

D. Tipo de cambio de información entre el procesador y los dispositivos de E / S

14. Para el conjunto mínimo necesario de dispositivos diseñados para funcionar para la computadora:

Una impresora unidad del sistema, teclado

B. Procesador, RAM, MONITOR, TECLADO

C. Procesador, Stremmer, Winchester.

D. Monitor, bloque de sistema, teclado.

15. ¿Qué es un microprocesador?

UNA. microcircuito integralque realiza los comandos que ingresan y se las arregla

Computadora de trabajo

B. Dispositivo para almacenar esos datos que se usan a menudo en

C. Dispositivo para la salida de texto o información gráfica.

D. Dispositivo para la salida de datos alfanuméricos.

16. La interacción del usuario con el medio de software se lleva a cabo utilizando:

A. Sistema operativo

B. Sistema de archivos

C. Aplicaciones

D. Administrador de archivos

17. Gestión de emergencias software El usuario puede hacer ejercicio con

Ayudar:

A. Sistema operativo

B. Interfaz gráfica

C. Interfaz de usuario

D. Administrador de archivos

18. Métodos para almacenar datos sobre medios físicos Determina:

A. Sistema operativo

B. Software aplicado

C. Sistema de archivos

D. Administrador de archivos

19. El entorno gráfico en el que se muestran los objetos y controles. sistemas de Windows,

Creado para la conveniencia del usuario:

A. Interfaz de hardware

B. Interfaz de usuario

C. Escritorio

D. Interfaz de software

20. La velocidad de la computadora depende de:

A. Frecuencia del reloj del procesador

B. Disponibilidad o ausencia de una impresora conectada

C. Organizaciones de interfaz del sistema operativo

D. Volumen de un dispositivo de almacenamiento externo