Дискретност на изображението. Аналогово и дискретно представяне на изображения и звук

конструктор и деструктор и за какво е?

4) Какво е внедряване и за какво е то?

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

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

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

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 на функции?

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

2.какво е векторен формат?

3. Може ли следното да се припише на сервизните програми:
а) програми за поддръжка на диска (копиране, дезинфекция, форматиране и др.)
б) компресиране на файлове на дискове (архиватори)
в) борба с компютърните вируси и много други.
Аз самият смятам, че отговор Б е правилен или не?

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

13. Тактовата честота на процесора е:

А. броят на бинарните операции, извършвани от процесора за единица време

Б. броят импулси, генерирани за една секунда, които синхронизират работата на компютърните възли

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

Г. скоростта на обмен на информация между процесора и входно/изходните 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 управлява

Работа с компютър

Б. устройство за съхраняване на тези данни, които често се използват в работата

В. устройство за извеждане на текст или графична информация

Г. устройство за извеждане на буквено-цифрови данни

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

А. операционна система

Б. файлова система

C. приложения

D. файлов мениджър

17 директно управление чрез софтуерпотребителят може да извършва с

с помощта на:

А. операционна система

B. GUI

C. потребителски интерфейс

D. файлов мениджър

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

А. операционна система

Б. приложен софтуер

C. файлова система

D. файлов мениджър

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

Създаден за удобство на потребителя:

А. хардуерен интерфейс

Б. потребителски интерфейс

C. десктоп

Г. програмен интерфейс

20. Скоростта на вашия компютър зависи от:

A. Тактова честота на процесора

Б. наличието или отсъствието на свързан принтер

В. Организация на интерфейса на операционната система

Г. външно място за съхранение

Помислете за непрекъснато изображение - функция на 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 представим концепцията за стъпката на дискретизация Δ 1 в пространствената променлива х 1 и Δ 2 в променлива 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 площ, тогава изображението ще бъде определено върху двуизмерна решетка

За да съкратим нотацията, обозначаваме

Функция е(н 1 , н 2) е функция на две дискретни променливи и се нарича двумерна последователност. Тоест, дискретизирането на изображението по отношение на пространствените променливи го превежда в таблица с извадкови стойности. Размерът на таблицата (броят на редовете и колоните) се определя от геометричните размери на оригиналната правоъгълна площ и избора на стъпката на вземане на проби съгласно формулата

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

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

и 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 е в състояние 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

Често се нарича операцията на аналогово-цифрово преобразуване (извадка на непрекъсната стойност по ниво). квантуване... Броят на нивата на квантуване, при условие че стойностите на функцията за яркост лежат в интервала _____ _ ____ ___, е равен на

В практическите задачи на обработката на изображения, количеството Вварира в широки граници 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 казано 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 извадката Δ 1 , Δ 2 трябва да бъде избран достатъчно малък, така че грешката на извадката да е незначителна и цифровото представяне да запази основната информация за изображението.

Трябва да се помни, че колкото по-малка е стъпката на дискретизация и квантуване, толкова по-голямо количество данни за изображението трябва да бъде записано в паметта на компютъра. Нека разгледаме, като илюстрация на това твърдение, изображение на слайд с размери 50 × 50 mm, което се въвежда в паметта с помощта на цифров измервател на оптична плътност (микроденситометър). Ако при въвеждане линейната разделителна способност на микроденситометъра (стъпка на дискретизация в пространствени променливи) е 100 микрона, тогава тя се записва в паметта двуизмерен масивпикселно измерение 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 възлиза на н 2 = 2000 × 2000 = 4 ∙ 10 6. Използвайки квантуване на 256 нива, тоест кодиране на намерения пиксел по байт, установяваме, че в първия случай са необходими 0,25 мегабайта памет за запис, а във втория случай 4 мегабайта.

Аналогово и дискретно представяне на изображения и звук

Човек е в състояние да възприема и съхранява информация под формата на образи (визуални, звукови, тактилни, вкусови и обонятелни). Визуалните изображения могат да бъдат записани под формата на изображения (чертежи, снимки и т.н.), а звуковите изображения могат да се записват на плочи, магнитни ленти, лазерни дискове и т.н.

Информацията, включително графика и звук, може да бъде представена аналоговили отделенформа. С аналогово представяне физическото количество приема безкраен набор от стойности и стойностите му се променят непрекъснато. При дискретно представяне физическото количество приема краен набор от стойности и стойността му се променя рязко.

Нека дадем пример за аналогово и дискретно представяне на информация. Позицията на тялото в наклонена равнина и на стълбище се задава от стойностите на координатите X и Y. Когато тялото се движи по наклонена равнина, координатите му могат да приемат безкраен набор от непрекъснато променящи се стойности от определен диапазон, а при движение по стълбище, само определен набор от стойности и рязко променящи се (фиг. 1.6).

Пример аналогово представянеграфичната информация може да служи например картина, чийто цвят се променя непрекъснато, и дискретна - изображение, отпечатано с помощта на мастиленоструен принтери се състои от отделни точки с различни цветове. Пример за аналогово съхранение на аудио информация е грамофонна плоча(звуковият запис променя формата си непрекъснато), а дискретният е аудио CD (звуковата песен на който съдържа участъци с различна отразяваща способност).

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

Вземане на пробие трансформирането 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?

Сигналите пристигат в системата за обработка на информация, като правило, в непрекъсната форма. За компютърна обработка на непрекъснати сигнали е необходимо преди всичко да се преобразуват в цифрови. За това се извършват операциите на семплиране и квантуване.

Извадка на изображението

Вземане на пробиТова е преобразуване на непрекъснат сигнал в последователност от числа (извадки), тоест представяне на този сигнал в някаква крайномерна основа. Този изглед се състои в проектиране на сигнал към дадена основа.

Най-удобното от гледна точка на организацията на обработката и естествения начин на вземане на проби е представянето на сигнали под формата на извадка от техните стойности (извадки) в отделни, равномерно разположени точки. Този метод се нарича растеризация, а последователността от възли, в които се вземат проби, е растер... Интервалът, през който се вземат стойностите на непрекъснатия сигнал, се нарича стъпка на вземане на проби... Извиква се стойността, обратна на стъпката честота на извадка,

Съществен въпрос, възникващ в хода на семплирането: с каква честота да се вземат проби от сигнала, за да може да се възстанови от тези проби? Очевидно, ако пробите се вземат твърде рядко, те няма да съдържат информация за бързо променящ се сигнал. Скоростта на промяна на сигнала се характеризира с горната честота на неговия спектър. По този начин минимално допустимият интервал на дискретизация е свързан с най-високата честота на спектъра на сигнала (обратно пропорционална на нея).

За случая на еднакво вземане на проби е вярно Теорема на Котельников, публикуван през 1933 г. в труда „На честотна лентаетер и проводник в телекомуникациите”. Той казва: ако един непрекъснат сигнал има честотно ограничен спектър, тогава той може да бъде напълно и недвусмислено реконструиран от неговите дискретни проби, взети с период, т.е. с честота.

Възстановяването на сигнала се извършва с помощта на функцията ... Котельников доказа, че непрекъснат сигнал, който отговаря на горните критерии, може да бъде представен като серия:

.

Тази теорема се нарича още теорема за извадката. Функцията също се извиква функция за броене или Котельников, въпреки че този тип интерполационни серии е изследван от Уитакър през 1915 г. Функцията за броене има безкраен обхват във времето и достига максималната си стойност, равна на единица, в точката, спрямо която е симетрична.

Всяка от тези функции може да се разглежда като отговор на идеал нискочестотен филтър(LPF) на делта импулса, пристигащ в момента. По този начин, за да се възстанови непрекъснат сигнал от неговите дискретни проби, те трябва да бъдат прекарани през съответния нискочестотен филтър. Трябва да се отбележи, че такъв филтър е непричинно-следствен и физически неосъществим.

Посоченото съотношение означава възможност за точно възстановяване на сигнали с ограничен спектър от последователността на техните проби. Сигнали с ограничен спектър- това са сигнали, чийто спектър на Фурие е различен от нула само в рамките на ограничена част от дефиниционния домейн. Към тях могат да се припишат оптичните сигнали, т.к Спектърът на Фурие от изображения, получени в оптични системи, е ограничен поради ограничения размер на техните елементи. Честотата се нарича Честота на Найкуист... Това е граничната честота, над която не трябва да има спектрални компоненти във входния сигнал.

Квантоване на изображения

При цифровата обработка на изображения непрекъснатият динамичен диапазон от стойности на яркостта се разделя на редица дискретни нива. Тази процедура се нарича квантуване... Същността му се крие в трансформацията на непрекъсната променлива в дискретна променлива, която приема краен набор от стойности. Тези стойности се наричат нива на квантуване... В общия случай трансформацията се изразява чрез стъпкова функция (фиг. 1). Ако интензитетът на образната проба принадлежи на интервала (т.е. кога ), тогава оригиналната извадка се заменя с нивото на квантуване, където – прагове на квантуване... Приема се, че динамичният диапазон на стойностите на яркостта е ограничен и равен.

Ориз. 1. Функция, описваща квантуването

Основната задача в този случай е да се определят стойностите на праговете и нивата на квантуване. Най-простият начинрешението на този проблем се състои в разделяне на динамичния диапазон на равни интервали. Това обаче не е най-доброто решение. Ако стойностите на интензитета на повечето образци на изображения са групирани, например, в "тъмната" област и броят на нивата е ограничен, тогава е препоръчително да квантувате неравномерно. В "тъмния" регион трябва да квантувате по-често и по-рядко в "светлия" регион. Това ще намали грешката при квантуване.

В системите за цифрова обработка на изображения те се стремят да намалят броя на нивата и праговете на квантуване, тъй като количеството информация, необходима за кодиране на изображение, зависи от техния брой. Въпреки това, при относително малък брой нива в квантовано изображение могат да се появят фалшиви контури. Те възникват в резултат на рязка промяна в яркостта на квантованото изображение и са особено забележими в нежните области на неговата промяна. Фалшивите контури значително влошават визуалното качество на изображението, тъй като човешкото зрение е особено чувствително към контурите. При еднакво квантуване типичните изображения изискват най-малко 64 нива.