Дискретност на изображението. Аналогово и дискретно изображение

Аналогово и дискретно предоставяне графична информацияЧовек е способен да възприема и съхранява информация под формата на изображения (визуални, звукови, тактилни, вкусови и обонятелни). Визуалните изображения могат да бъдат запазени под формата на изображения (чертежи, снимки и т.н.), а звуковите изображения могат да бъдат записани на записи, магнитни ленти, лазерни дискове и т.н.

Информацията, включително графична и звукова, може да бъде представена в аналогова или дискретна форма. С аналогово представяне физическото количество придобива безкраен набор от стойности и неговите стойности се променят непрекъснато. С дискретно представяне физическото количество придобива краен набор от стойности и стойността му се променя рязко.

Нека дадем пример за аналогово и дискретно представяне на информация. Положението на тялото на наклонена равнина и на стълбище се определя от стойностите на координатите X и Y. Когато тялото се движи по наклонена равнина, неговите координати могат да приемат безкраен набор от непрекъснато променящи се стойности от определен обхват и при движение по стълбище, само определен набор от стойности и рязка промяна


Пример за аналогово представяне на графична информация може да бъде например платно за рисуване, чийто цвят се променя непрекъснато, и дискретно - изображение, отпечатано с помощта мастилено -струен принтери се състои от отделни точки с различни цветове. Пример за аналогово съхранение на аудио информация е грамофонна плоча(звуковата песен променя формата си непрекъснато), а дискретната е аудио компактдиск (чийто звуков запис съдържа секции с различна отразяваща способност).

Преобразуването на графична и звукова информация от аналогова в дискретна форма се извършва чрез вземане на проби, тоест разделяне на непрекъсната графично изображениеи непрекъснат (аналогов) аудио сигнал към отделни елементи. В процеса на вземане на проби се извършва кодиране, тоест присвояване на определена стойност на всеки елемент под формата на код.

Семплирането е трансформиране на непрекъснати изображения и звук в набор от дискретни стойности под формата на кодове.

Звук в паметта на компютъра

Основни понятия: аудио адаптер, честота на дискретизация, капацитет на регистъра, звуков файл.

Физическата природа на звука е вибрации в определен честотен диапазон, предавани от звукова вълна през въздуха (или друга еластична среда). Процесът на преобразуване на звукови вълни в двоичен код в паметта на компютъра: звукова вълна -> микрофон -> променлива електричество -> аудио адаптер -> двоичен код -> памет на компютъра .

Процесът на възпроизвеждане на звукова информация, съхранявана в паметта на компютъра:
компютърна памет -> двоичен код -> аудио адаптер -> променлив електрически ток -> високоговорител -> звукова вълна.

Аудио адаптер(звукова карта) - специално устройство, свързано към компютър, предназначено да преобразува електрически вибрации на аудио честота в цифров двоичен код при въвеждане на звук и за обратно преобразуване (от числов код в електрически вибрации) при възпроизвеждане на звук.

Докато записвате аудио аудио адаптерът с определен период измерва амплитудата на електрическия ток и влиза в рег pp е двоичният код на получената стойност. След това полученият код от регистъра се преписва в RAM на компютъра. Качеството на компютърния звук се определя от характеристиките на аудио адаптера: честота на дискретизация и битова дълбочина.

Честота на вземане на пробиТова е броят на измерванията на входния сигнал в секунда. Честотата се измерва в херци (Hz). Едно измерване за една секунда съответства на честота от 1 Hz. 1000 измервания за една секунда -1 килохерц (kHz). Типични честоти на дискетацията на аудио адаптери: 11 kHz, 22 kHz, 44.1 kHz и др.

Размер на регистъра- броя на битовете в регистъра на аудио адаптера. Битовата дълбочина определя точността на измерването на входния сигнал. Колкото по -голям е капацитетът на цифрите, толкова по -малка е грешката при всяко отделно преобразуване на величината на електрически сигнал в число и обратно. Ако ширината на бита е 8 (16), тогава при измерване на входния сигнал могат да се получат 2 8 = 256 (2 16 = 65536) различни стойности. Очевидно 16-битов аудио адаптер кодира и възпроизвежда звук по-точно от 8-битов.

Звуков файл- файл, съхраняващ аудио информация в цифрова двоична форма. Обикновено информацията в аудио файловете се компресира.

Примери за решени проблеми.

Пример №1.
Определете размера (в байтове) на цифров аудио файл, чието време за възпроизвеждане е 10 секунди при честота на дискретизация 22,05 kHz и разделителна способност 8 бита. Файлът не е компресиран.

Решение.
Формула за изчисляване на размера (в байтове) на цифров аудио файл (моно звук): (честота на дискретизация в Hz) * (време за запис в секунди) * (разделителна способност в битове) / 8.

Така файлът се изчислява по следния начин: 22050 * 10 * 8/8 = 220500 байта.

Задачи за самостоятелно изучаване

# 1. Определете обема памет за съхранение на цифров аудио файл, чието време на възпроизвеждане е две минути при честота на дискретизация 44,1 kHz и разделителна способност 16 бита.

No2. Потребителят има на разположение памет от 2,6 MB. Трябва да запишете 1 минутен цифров аудио файл. Каква трябва да бъде честотата на дискретизация и дълбочината на битовете?

No3. Свободното дисково пространство е 5.25 MB, дълбочината на звука на дъската е 16. Каква е продължителността на звука на цифров аудио файл, записан с честота на дискретизация 22.05 kHz?

№4. Една минута от цифров аудио файл заема 1,3 MB на диск, битовата дълбочина на звуковата карта е 8. Каква е честотата на дискретизация на записания звук?

№ 5. Две минути запис на цифров аудио файл отнема 5.1 MB на диск. Честотата на дискретизация е 22050 Hz. Каква е битовата дълбочина на аудио адаптера? №6. Обемът свободна памет на диска е 0,01 GB, битовата дълбочина на звуковата карта е 16. Каква е продължителността на звука на цифров аудио файл, записан с честота на дискретизация 44100 Hz?

Представяне на графична информация.

Представяне на растерни изображения.

Основни понятия: Компютърна графика, пиксел, растер, разделителна способност на екрана, видео информация, видеопамет, графичен файл, битова дълбочина, страница с видеопамет, цветен код на пиксела, графичен примитив, графична координатна система.

Компютърна графика- раздел информатика, чиято тема е работа на компютър с графични изображения (картини, рисунки, фотографии, видео кадри и др.).

Пиксел- най -малкият елемент от изображението на екрана (точка на екрана).

Растер- правоъгълна мрежа от пиксели на екрана.

Резолюция на екрана- размерът на растерната решетка, определен като произведение M * N, където M е броят на точките хоризонтално, N е броят на точките по вертикалата (брой линии).

Видео информация- информация за изображението, възпроизведено на екрана на компютъра, съхранено в паметта на компютъра.

Видео памет- памет с произволен достъп, която съхранява видео информация по време на нейното възпроизвеждане в изображение на екрана.

Графичен файл - файл, съхраняващ информация за графично изображение.

Броят на цветовете, възпроизведени на екрана на дисплея (K) и броят на битовете, разпределени във видео паметта за всеки пиксел (N), са свързани с формулата: K = 2 N

Количеството N се нарича малко дълбочина.

Страница- раздел с видеопамет, съдържащ информация за едно изображение на екрана (една "картина" на екрана). Няколко страници могат да бъдат разположени във видео паметта едновременно.

Цялото разнообразие от цветове на екрана се получава чрез смесване на три основни цвята: червен, син и зелен. Всеки пиксел на екрана се състои от три близко разположени елемента, които светят с тези цветове. Цветните дисплеи, използващи този принцип, се наричат ​​RGB (червено-зелено-синьо) монитори.

Код пикселни цветовесъдържа информация за съотношението на всеки основен цвят.
Ако и трите компонента имат еднаква интензивност (яркост), тогава от техните комбинации можете да получите 8 различни цветове(2 3). Следващата таблица показва кодирането на 8-цветна палитра, използвайки 3-битов двоичен код. В него наличието на основния цвят се обозначава с единица, а отсъствието с нула.

Двоичен код


ДА СЕ Z С Цвят
0 0
0
Черен
0 0
1
Син
0 1 0 Зелено
0 1 1 Син
1 0
0
червен
1 0
1
Розово
1 1
0
Кафяво
1 1
1
Бял

Палитра от шестнадесет цвята се получава с помощта на 4-битово пикселно кодиране: един бит интензитет се добавя към трите бита на основните цветове. Този бит контролира яркостта на трите цвята едновременно. Например, ако в 8 -цветна палитра код 100 означава червено, то в палитра от 16 цвята: 0100 - червено, 1100 - ярко червено; 0110 - кафяво, 1110 - ярко кафяво (жълто).

Голям брой цветове се получават чрез отделно контролиране на интензитета на основните цветове. Освен това интензитетът може да има повече от две нива, ако повече от един бит е разпределен за кодиране на всеки от основните цветове.

Когато използвате битова дълбочина от 8 бита / пиксел, броят на цветовете е 2 8 = 256. Битовете на този код се разпределят, както следва: KKKZZSS.

Това означава, че 3 бита са разпределени за червените и зелените компоненти и 2 бита за сините. Следователно червените и зелените компоненти имат 2 3 = 8 нива на яркост, а сините - 4 нива.

Векторно представяне.

При векторния подход изображението се разглежда като съвкупност от прости елементи: прави линии, дъги, кръгове, елипси, правоъгълници, сенки и т.н., които се наричат графични примитиви... Графичната информация е информация, която уникално идентифицира всички графични примитиви, които съставляват чертеж.

Положението и формата на графичните примитиви са зададени графична координатна системасвързани с екрана. Обикновено произходът се намира в горния ляв ъгъл на екрана. Пикселната мрежа съвпада с координатната мрежа. Хоризонталната ос X минава отляво надясно; вертикалната ос Y е отгоре надолу.

Отсечката с права линия се определя уникално чрез задаване на координатите на нейните краища; кръг - централни координати и радиус; полиедър - по координатите на ъглите му, запълнената област - по граничната линия и цвета на запълването и т.н.

Команда

Действие

Линия към X1, Y1

Начертайте линия от текущата позиция до позиция (X1, Y1).

Линия X1, Y1, X2, Y2

Начертайте линия с начални координати X1, Y1 и крайни координати X2, Y2. Текущата позиция не е зададена.

Кръг X, Y, R

Начертайте окръжност: X, Y - централни координати, R - дължина на радиуса в стъпки от растерна мрежа.

Елипса X1, Y1, X2, Y2

Начертайте елипса, ограничена от правоъгълник; (X1, Y1) са координатите на горния ляв ъгъл, а (X2, Y2) са координатите на долния десен ъгъл на този правоъгълник.

Правоъгълник X1, Y1, X2, Y2

Начертайте правоъгълник; (X1, Y1) са координатите на горния ляв ъгъл, а (X2, Y2) са координатите на долния десен ъгъл на този правоъгълник.

Цвят на боята COLOR

Задайте текущия цвят на чертежа.

Цвят на запълване COLOR

Задайте текущия цвят на запълване.

Боядисвайте X, Y, ГРАНИЧЕН ЦВЯТ

Боядисвайте произволна затворена форма; X, Y - координати на всяка точка в затворена форма, BORDER COLOR - цвят на граничната линия.

Примери за решени проблеми.

Пример №1.
За формиране на цвят се използват 256 нюанса на червено, 256 нюанса на зелено и 256 нюанса на синьо. Колко цвята могат да се показват на екрана в този случай?

Решение:
256*256*256=16777216.

Пример №2.
На екран с резолюция 640 * 200 се показват само двуцветни изображения. Какво е минималното количество видео памет, необходимо за съхраняване на изображение?

Решение.
Тъй като битовата дълбочина на двуцветното изображение е 1, а видеопаметът трябва да съдържа поне една страница от изображението, размерът на видеопаметта е: 640 * 200 * 1 = 128000 бита = 16000 байта.

Пример №3.
Колко видео памет е необходима за съхранение на четири страници на изображение, ако битовата дълбочина е 24 и разделителната способност на дисплея е 800 * 600 пиксела?

Решение.
За да съхранявате една страница, имате нужда

800 * 600 * 24 = 11 520 000 бита = 1 440 000 байта. За 4 съответно 1 440 000 * 4 = 5 760 000 байта.

Пример №4.
Бит дълбочина е 24. Колко различни нюанса сивоможе ли да се покаже на екрана?
Забележка: Сив нюанс се получава с равни стойности на нивата на яркост и на трите компонента. Ако и трите компонента имат максимално ниво на яркост, тогава цветът е бял; отсъствието на трите компонента представлява черно.

Решение.
Тъй като RGB компонентите са еднакви за сивите скали, дълбочината е 24/3 = 8. Получаваме броя на цветовете 2 8 = 256.

Пример №5.
Дадена е растерна мрежа 10 * 10. Опишете буквата "K" с поредица от векторни команди.

Решение:
При векторното представяне буквата "K" е от три реда. Всяка линия се описва чрез посочване на координатите на нейните краища под формата: LINE (X1, Y1, X2, Y2). Изображението на буквата "K" ще бъде описано, както следва:

ЛИНИЯ (4,2,4,8)
ЛИНИЯ (5,5,8,2)
ЛИНИЯ (5,5,8,8)

Задачи за самостоятелна работа.

# 1. Колко видео памет е необходима за съхраняване на две страници от изображение, ако приемем, че разделителната способност на дисплея е 640 * 350 пиксела, а броят на използваните цветове е 16?

No2. Обемът на видеопаметта е 1 MB. Разделителна способност на дисплея - 800 * 600. Какъв е максималният брой цветове, който може да се използва, ако видео паметта е разделена на две страници?

No3. Битовата дълбочина е 24. Опишете няколко опции за двоично представяне на светлосиви и тъмносиви нюанси.

№4. На екрана на компютъра трябва да получите 1024 нюанса на сивото. Каква трябва да бъде дълбочината на бита?

№ 5. За представяне на десетични цифри в стандарта за пощенски код (както се казва на пликовете), вземете векторно и растерно представяне. Изберете сами размера на растерната мрежа.

№ 6. Възпроизвеждане на чертежи на хартия с помощта на векторни команди. Резолюция 64 * 48.

А)
Червен цвят на чертежа
Цвят на пълнежа Жълт
Обиколка 16, 10, 2
Боядисвайте 16, 10, червено
Комплект 16, 12
Ред на 16, 23
Ред на 19, 29
Линия до 21, 29
Ред 16, 23, 13, 29
Ред 13, 29, 11, 29
Ред 16, 16, 11, 12
Ред 16, 16, 21, 12

Б)
Червен цвят на чертежа
Цвят на пълнежа Червен
Обиколка 20, 10, 5
Обиколка 20, 10, 10
Боядисвайте над 25, 15, червено
Обиколка 20, 30, 5
Обиколка 20, 30, 10
Боядисвайте над 28, 32, червено

Аналогово и дискретно представяне на изображения и звук

Човек е способен да възприема и съхранява информация под формата на изображения (визуални, звукови, тактилни, вкусови и обонятелни). Визуалните изображения могат да бъдат запазени под формата на изображения (чертежи, снимки и т.н.), а звуковите изображения могат да бъдат записани на записи, магнитни ленти, лазерни дискове и т.н.

Информацията, включително графиката и звука, може да бъде представена в аналоговили отделенформа. С аналогово представяне физическото количество придобива безкраен набор от стойности и неговите стойности се променят непрекъснато. С дискретно представяне физическото количество придобива краен набор от стойности и стойността му се променя рязко.

Нека дадем пример за аналогово и дискретно представяне на информация. Положението на тялото на наклонена равнина и на стълбище се определя от стойностите на координатите X и Y. Когато тялото се движи по наклонена равнина, неговите координати могат да приемат безкраен набор от непрекъснато променящи се стойности от определен диапазон, а при движение по стълбище, само определен набор от стойности и рязка промяна (фиг. 1.6).

Пример за аналогово представяне на графична информация е например платно за рисуване, чийто цвят се променя непрекъснато, и дискретно - изображение, отпечатано с помощта на мастилено -струен принтер и състоящо се от отделни точки с различни цветове. Пример за аналогово съхранение на звукова информация е виниловият запис (звуковата песен променя формата си непрекъснато), а дискретното съхранение е аудио компактдиск (чийто звуков запис съдържа области с различна отразяваща способност).

Преобразуването на графична и звукова информация от аналогова в дискретна форма се извършва чрез вземане на проби, тоест разделяне на непрекъснато графично изображение и непрекъснат (аналогов) аудио сигнал на отделни елементи. В процеса на вземане на проби се извършва кодиране, тоест присвояване на определена стойност на всеки елемент под формата на код.

Вземане на пробие трансформацията на непрекъснати изображения и звук в набор от дискретни стойности под формата на кодове.

Въпроси за размисъл

1. Дайте примери за аналогови и дискретни начини за представяне на графична и звукова информация.

2. Каква е същността на процеса на вземане на проби?

Може да се извърши подмяна на непрекъснато изображение с дискретно различни начини... Възможно е например да се избере всяка система от ортогонални функции и, като се изчислят коефициентите на представяне на изображението според тази система (според тази основа), да се замени изображението с тях. Разнообразието от бази дава възможност за формиране на различни дискретни изображения на непрекъснато изображение. Най -често обаче е периодичното вземане на проби, по -специално, както бе споменато по -горе, вземане на проби с правоъгълен растер. Такъв метод на извадка може да се разглежда като една от опциите за използване на ортогонална основа, която използва изместени -функции като свои елементи. Освен това, като цяло, ще разгледаме подробно основните характеристики на правоъгълната проба.

Позволявам непрекъснато изображение и съответно дискретно изображение, получено от непрекъснато чрез правоъгълна проба. Това означава, че връзката между тях се определя от израза:

където са вертикалните и хоризонталните стъпала или интервалите на вземане на проби, съответно. Фигура 1.1 илюстрира разположението на пробите в равнина за правоъгълно вземане на проби.

Основният въпрос, който възниква при замяната на непрекъснато изображение с дискретно, е да се определят условията, при които такова заместване е завършено, т.е. не е придружено от загуба на информация, съдържаща се в непрекъснатия сигнал. Няма загуби, ако с дискретен сигнал е възможно да се възстанови непрекъснат. От математическа гледна точка въпросът, следователно, е да се възстанови непрекъснат сигнал в двуизмерни интервали между възли, в които неговите стойности са известни, или, с други думи, при изпълнението на двуизмерна интерполация. На този въпрос може да се отговори чрез анализ на спектралните свойства на непрекъснати и дискретни изображения.

Двуизмерният непрекъснат честотен спектър на непрекъснатия сигнал се определя от двуизмерното преобразуване на Фурие напред:

което съответства на двуизмерната обратна непрекъсната трансформация на Фурие:

Последната връзка е вярна за всякакви стойности, включително на възлите на правоъгълна решетка ... Следователно, за стойностите на сигнала в възлите, като се вземе предвид (1.1), съотношение (1.3) може да бъде записано под формата:

За краткост ние обозначаваме с правоъгълен участък в двуизмерната честотна област. Изчисляването на интеграла в (1.4) в цялата честотна област може да бъде заменено чрез интегриране по отделни секции и сумиране на резултатите:

Като заместваме променливите според правилото, постигаме независимостта на интеграционния регион от числата и:

Тук се взема предвид, че за всякакви цели числа и. Този израз е много близък по форма до обратното преобразуване на Фурие. Единствената разлика е грешната форма на експоненциалния фактор. За да му придадем необходимата форма, въвеждаме нормализираните честоти и съответно променяме променливите. В резултат на това получаваме:

Сега изразът (1.5) има формата на обратното преобразуване на Фурие; следователно, функцията под интегралния знак

(1.6)

е двуизмерен спектър на дискретно изображение. В равнината на ненормализирани честоти изразът (1.6) има формата:

(1.7)

От (1.7) следва, че двуизмерният спектър на дискретно изображение е правоъгълно периодично с периоди и по честотните оси и съответно. Спектърът на дискретно изображение се формира в резултат на сумирането на безкраен брой спектри на непрекъснато изображение, различаващи се един от друг по честотни промени и. Фигура 1.2 показва качествено връзката между двуизмерните спектри на непрекъснати (Фигура 1.2.а) и дискретни (Фигура 1.2.б) изображения.

Ориз. 1.2. Честотни спектри на непрекъснати и дискретни изображения

Самият резултат от сумирането по същество зависи от стойностите на тези честотни отмествания или, с други думи, от избора на интервали за вземане на проби. Да приемем, че спектърът на непрекъснато изображение е различен от нула в някаква двуизмерна област в близост до нулевата честота, т.е.описва се с двуизмерна крайна функция. Ако в този случай интервалите за вземане на проби са избрани така, че за ,, тогава суперпозицията на отделни клони по време на образуването на сумата (1.7) няма да настъпи. Следователно, във всяка правоъгълна област само един член ще се различава от нулата. По -специално, защото имаме:

в,. (1.8)

По този начин, в честотната област, спектрите на непрекъснати и дискретни изображения съвпадат до постоянен фактор. В този случай спектърът на дискретното изображение в тази честотна област съдържа пълна информация за спектъра на непрекъснатото изображение. Подчертаваме, че това съвпадение се осъществява само при предвидените условия, определени от добрия избор на интервали за вземане на проби. Обърнете внимание, че изпълнението на тези условия, съгласно (1.8), се постига при достатъчно малки стойности на интервалите за вземане на проби, които трябва да отговарят на изискванията:

в които са граничните честоти на двуизмерния спектър.

Съотношение (1.8) определя метод за получаване на непрекъснато изображение от дискретно. За да направите това, достатъчно е да извършите двуизмерно филтриране на дискретно изображение с нискочестотен филтър с честотна характеристика

Спектърът на изображението на изхода съдържа ненулеви компоненти само в честотната област и е равен, съгласно (1.8), на спектъра на непрекъснато изображение. Това означава, че изображението на изхода на идеален нискочестотен филтър е същото като.

Така идеална интерполационна реконструкция на непрекъснато изображение се извършва с помощта на двуизмерен филтър с правоъгълна честотна характеристика (1.10). Не е трудно да се запише изрично алгоритъмът за възстановяване на непрекъснато изображение. Двуизмерната импулсна характеристика на реконструиращия филтър, която може лесно да бъде получена с помощта на обратното преобразуване на Фурие от (1.10), има формата:

.

Продуктът на филтъра може да бъде определен с помощта на 2D конволюция на входното изображение и дадена импулсна характеристика. Чрез представяне на входното изображение като двуизмерна последователност от -функции

след като направим свертката, откриваме:

Получената връзка показва метод за точна интерполационна реконструкция на непрекъснато изображение от известна последователност от неговите двуизмерни проби. Според този израз за точна реконструкция в ролята на интерполиращи функции трябва да се използват двуизмерни функции на формата. Съотношението (1.11) е двуизмерна версия на теоремата на Котелников-Найквист.

Нека отново подчертаем, че тези резултати са валидни, ако двуизмерният спектър на сигнала е краен и интервалите на вземане на проби са достатъчно малки. Валидността на направените заключения се нарушава, ако поне едно от тези условия не е изпълнено. Истинските изображения рядко имат спектри с ясно изразени гранични честоти. Една от причините, водещи до неограничеността на спектъра, е ограниченият размер на изображението. Поради това, при сумиране в (1.7), действието на членове от съседни спектрални ленти се проявява във всяка от лентите. В този случай точната реконструкция на непрекъснато изображение става като цяло невъзможна. По -специално, използването на правоъгълен филтър не води до точна реконструкция.

Характеристика на оптималното възстановяване на изображението в интервалите между пробите е използването на всички проби от дискретно изображение, както е предписано от процедурата (1.11). Това не винаги е удобно; често се налага реконструкция на сигнала в локалната област, като се разчита на малък брой налични дискретни стойности. В тези случаи е препоръчително да се приложи квазиоптимално възстановяване, като се използват различни интерполиращи функции. Този вид проблем възниква например при решаване на проблема за свързване на две изображения, когато поради геометричното несъответствие на тези изображения наличните показания на едно от тях могат да съответстват на някои точки, разположени в интервалите между възлите на други. Решението на този проблем е обсъдено по -подробно в следващите раздели на това ръководство.

Ориз. 1.3. Ефект на интервала на вземане на проби върху реконструкцията на изображението

"Пръстов отпечатък"

Ориз. 1.3 илюстрира ефекта на интервалите за вземане на проби върху реконструкцията на изображението. Оригиналното изображение, което е пръстов отпечатък, е показано на фиг. 1.3, а и един от участъците от неговия нормализиран спектър е показан на фиг. 1.3, б. Това изображение е дискретно и стойността се използва като гранична честота. Както следва от фиг. 1.3, б, стойността на спектъра при тази честота е незначителна, което гарантира висококачествена реконструкция. Всъщност, наблюдавано на фиг. 1.3 Картината е резултат от възстановяване на непрекъснато изображение, а ролята на възстановяващ филтър се играе от устройство за визуализация - монитор или принтер. В този смисъл изображението на фиг. 1.3.a може да се счита за непрекъснато.

Ориз. 1.3, c, d показват последиците от неправилния избор на интервали за вземане на проби. Когато те бяха получени, „непрекъснатата“ дискретизация на изображението беше извършена на фиг. 1.3.а чрез разреждане на пробите. Ориз. 1.3, c съответства на увеличаване на стъпката на вземане на проби за всяка координата с три, а фиг. 1.3, d - четири пъти. Това би било приемливо, ако стойностите на граничните честоти са по -ниски за същия брой пъти. Всъщност, както се вижда от фиг. 1.3, б, има нарушение на изискванията (1.9), особено грубо с четирикратна децимация на проби. Следователно изображенията, реконструирани с помощта на алгоритъма (1.11), не само са разфокусирани, но и силно изкривяват текстурата на отпечатъка.

Ориз. 1.4. Ефект на интервала на вземане на проби върху възстановяването на изображението „Портрет“

На фиг. 1.4 показва подобна серия от резултати, получени за изображение от типа "портрет". Последиците от по -силната децимация (четири пъти на фиг. 1.4.в и шест пъти на фиг. 1.4.г) се проявяват главно в загубата на дефиниция. Субективно загубите на качество изглеждат по -малко значителни, отколкото на фиг. 1.3. Това се обяснява със значително по -малката ширина на спектъра от изображението на пръстовия отпечатък. Вземането на проби от оригиналното изображение съответства на граничната честота. Както се вижда от фиг. 1.4.b, тази стойност е много по -висока от истинската стойност. Следователно, увеличаване на интервала на вземане на проби, илюстрирано на фиг. 1.3, c, d, въпреки че влошава картината, все още не води до такива разрушителни последици, както в предишния пример.

Помислете за непрекъснато изображение - функция от две пространствени променливи х 1 и х 2 е(х 1 , х 2) върху ограничена правоъгълна площ (Фигура 3.1).

Фигура 3.1 - Преход от непрекъснато изображение към дискретно

Нека въведем концепцията за стъпката на дискретизация Δ 1 в пространствената променлива х 1 и Δ 2 в променливата х 2. Например, можете да си представите, че в точки, разположени на разстояние Δ 1 по оста х 1 има точкови видео сензори. Ако такива видео сензори са инсталирани върху цялата правоъгълна област, тогава изображението ще бъде посочено на двуизмерна решетка

За да съкратим нотацията, обозначаваме

Функция е(н 1 , н 2) е функция от две дискретни променливи и се нарича двумерна последователност. Тоест дискретизацията на изображението по отношение на пространствените променливи го превръща в таблица с извадени стойности. Размерът на таблицата (броят на редовете и колоните) се определя от геометричните размери на оригиналната правоъгълна област и избора на стъпката на извадка според формулата

Където квадратните скоби […] представляват цялата част от числото.

Ако домейнът на непрекъснато изображение е квадрат L 1 = L 2 = L,и стъпката на вземане на проби се избира една и съща по осите х 1 и х 2 (Δ 1 = Δ 2 = Δ), тогава

а размерът на масата е н 2 .

Елементът от таблицата, получен чрез вземане на проби от изображението, се нарича " пиксел "или " Обратно броене"... Помислете за пиксел е(н 1 , н 2). Това число приема непрекъснати стойности. Компютърната памет може да съхранява само дискретни числа. Следователно, за запис в паметта, непрекъснатата стойност етрябва да бъдат подложени на аналогово-цифрово преобразуване със стъпка D е(виж фигура 3.2).

Фигура 3.2 - Квантоване на непрекъсната величина

Операцията на аналогово-цифрово преобразуване (вземане на проби от непрекъсната стойност по ниво) често се нарича квантоване... Броят на нивата на квантуване, при условие че стойностите на яркостната функция лежат в интервала _____ _ ____ ___, е

В практическите проблеми при обработката на изображението количеството Вварира значително от В= 2 ("двоични" или "черно -бели" изображения) до В= 210 или повече (почти непрекъснати стойности на яркостта). Най -често се избира В= 28, докато пикселът на изображението е кодиран с един байт цифрови данни. От всичко по -горе стигаме до извода, че пикселите, съхранявани в паметта на компютъра, са резултат от дискретизиране на оригиналното непрекъснато изображение по аргументи (координати?) И по нива. (Къде и колко и всичко е дискретно) Ясно е, че стъпките на вземане на проби Δ 1 , Δ 2 трябва да бъде избран достатъчно малък, така че грешката при вземане на проби да е незначителна и цифровото представяне да запази основната информация за изображението.

Трябва да се помни, че колкото по -малка е стъпката на вземане на проби и квантоване, толкова по -голямо количество данни от изображението трябва да бъдат записани в паметта на компютъра. Нека разгледаме като илюстрация на това твърдение изображение върху слайд с размери 50 × 50 мм, което се въвежда в паметта с помощта на цифров оптичен измервател на плътност (микродензитометър). Ако при въвеждане линейната разделителна способност на микродензитометъра (стъпка на дискретизация в пространствените променливи) е 100 микрона, тогава тя се записва в паметта двуизмерен масивразмер на пиксела н 2 = 500 × 500 = 25 ∙ 10 4. Ако стъпката се намали до 25 микрона, тогава размерът на масива ще се увеличи 16 пъти и ще достигне н 2 = 2000 × 2000 = 4 ∙ 10 6. Използвайки квантоване на 256 нива, тоест, кодирайки намерения пиксел по байт, откриваме, че в първия случай са необходими 0,25 мегабайта памет за запис, а във втория случай 4 мегабайта.

Да разкажем и покажем с примера на Паскал: 1) Какво е абсолютно и за какво служи? 2) Какво е asm и за какво е? 3) Какво е

конструктор и деструктор и за какво е?

4) Какво е внедряване и за какво служи?

5) Назовете модулите Pascal (в реда Uses, например crt) и какви възможности предоставя този модул?

6) Какъв е типът на променливата: pointer (Pointer)

7) И накрая: какво означава символът @, #, $, ^

1. Какво е обект? 2. Какво е система? 3. Какво е общото име на обект? Дайте пример.4. Какво е име на един обект? Дайте пример.5.

Дайте пример за естествена система 6. Дайте пример за техническа система 7. Дайте пример за смесена система.8. Дайте пример за нематериална система.9. Какво е класификация? 10. Какво е клас характеристики?

1.23 въпрос - избройте режимите на работа на subd достъп:

Създаване на таблица в режим на проектиране;
-създаване на маса с помощта на съветник;
-създаване на таблица чрез въвеждане на данни.

2. какво е векторен формат?

3. Може ли следното да се припише на сервизни програми:
а) програми за поддръжка на дискове (копиране, дезинфекция, форматиране и др.)
б) компресиране на файлове на дискове (архиватори)
в) борба с компютърните вируси и много други.
Самият аз мисля, че отговорът В е правилен или грешен?

4. какво се отнася до свойствата на алгоритъма (а. Дискретност, б. Ефективност в. Масов характер, г. Определеност, г. Възможност и разбираемост) - тук мисля, че всички опции са правилни. Прав или не?

7 Лесен тест с множество възможности за избор

13. Тактовата честота на процесора е:

А. броят на двоичните операции, извършени от процесора за единица време

Б. броя на импулсите, генерирани за една секунда, които синхронизират работата на компютърните възли

В. броят на възможните обаждания на процесора към оперативна паметза единица време

Г. скорост на обмен на информация между процесор и входни / изходни устройства

14. Посочете минимално необходимия набор от устройства за компютъра:

Принтер, системна единица, клавиатура

Б. процесор, RAM, монитор, клавиатура

C. процесор, стример, твърд диск

Г. монитор, системен блок, клавиатура

15. Какво е микропроцесор?

А. интегрална схема, който изпълнява командите, пристигащи на неговия вход и контроли

Работа с компютър

Б. устройство за съхраняване на тези данни, които често се използват при работа

В. устройство за извеждане на текстова или графична информация

Г. буквено -цифрово устройство за извеждане на данни

16. Взаимодействието на потребителя със софтуерната среда се осъществява чрез:

А. операционна система

B. файлова система

В. приложения

Г. файлов мениджър

17 директен контрол чрез софтуерпотребителят може да извърши с

С помощта:

А. операционна система

Б. GUI

В. потребителски интерфейс

Г. файлов мениджър

18. Методите за съхранение на данни на физически носител се определят от:

А. операционна система

Б. приложен софтуер

C. файлова система

Г. файлов мениджър

19. Графична среда, в която се показват обекти и контроли Windows системи,

Създадено за удобство на потребителя:

А. хардуерен интерфейс

Б. потребителски интерфейс

C. настолен компютър

Г. интерфейс за програмиране

20. Скоростта на компютъра зависи от:

А. Тактова честота на процесора

Б. наличието или отсъствието на свързан принтер

В. Организация на интерфейса на операционната система

Г. външно пространство за съхранение



Свързани статии: