Московский государственный университет печати

Андреев Ю.С., Позняк Е.С.


         

Методическое руководство по изучению дисциплины "Моделирование и исследование процессов обработки изобразительной информации"

для студентов, обучающихся по специальности "Технология полиграфического производства"


Андреев Ю.С., Позняк Е.С.
Методическое руководство по изучению дисциплины "Моделирование и исследование процессов обработки изобразительной информации"
Начало
Об электронном издании
Оглавление

Рекомендуемый алгоритм изучения дисциплины

Рекомендуемый график изучения дисциплины

1.

Тема № 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ГРАДАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

1.1.

Общее представление о методах описания и моделирования градации изображения

2.

Тема № 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ КВАНТОВАНИЯ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПО УРОВНЮ

2.1.

Дискретизация полутонового изображения по уровню сигнала

3.

Тема № 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗМЫТИЯ ПРИ ОТОБРАЖЕНИИ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ. ВЗАИМОСВЯЗЬ РАЗЛИЧНЫХ ФУНКЦИЙ, ОПИСЫВАЮЩИХ РАЗМЫТИЕ

3.1.

Общие представления о тонкой структуре изображения и о размытии систем передачи изобразительной информации

3.1.1.

Край полуплоскости - резкая прямолинейная граница между освещенной и неосвещенной частью пространства (например, край лезвия ножа и т.п.)

3.1.2.

Бесконечно узкая щель (светящаяся полоска) с бесконечно большой интенсивностью; математически описывается как одномерная дельта-функция (<?xml version="1.0"?>
-функция):

3.1.3.

Периодическая одномерная структура, например, периодическая косинусоидальная или П-образная решетка

4.

Тема № 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗМЫТИЯ ПРИ ОТОБРАЖЕНИИ ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОСТРАНСТВЕННО-СПЕКТРАЛЬНЫХ МЕТОДОВ

4.1.

Метод моделирования размытия посредством функция передачи модуляции (ФПМ), взаимосвязь ФПМ и ФРЛ, методы пересчета

4.2.

ФПМ, определенные по синусоидальному и прямоугольному сигналу, взаимосвязь между ними

5.

Тема № 5. ВОЗДЕЙСТВИЕ РАЗМЫТИЯ НА ОТОБРАЖЕНИЕ ОДНОМЕРНОЙ ШТРИХОВОЙ ДЕТАЛИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

5.1.

Взаимосвязь ФПМ и КФ. Практическое использование

6.

Тема № 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФЛУКТУАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ И КОРРЕКЦИЯ ШУМОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

6.1.

Общие представления о шумах изображения и их моделировании

6.2.

Аналоговые шумы, методы их анализа и моделирования

6.3.

Случайные импульсные шумы, методы их анализа и моделирования

7.

Тема № 7. ОСНОВНЫЕ МОДЕЛИ ФИЛЬТРАЦИИ В РЕПРОДУКЦИОННОЙ СИСТЕМЕ ОДНОВРЕМЕННОЙ ФОРМАТНОЙ ОБРАБОТКИ И РАСЧЕТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФИЛЬТРАЦИИ НА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

7.1.

Основы моделирования многозвенных систем обработки информации

7.2.

Моделирование частотной фильтрации и расчета многозвенной системы на примере репродукционной системы форматной обработки

7.2.1.

Расчет ФПМ объектива

7.2.2.

Расчет ФПМ фотографического слоя

7.2.3.

Расчет ФПМ контактно-копировального процесса

7.2.4.

Расчет ФПМ всей линейной системы передачи сигнала

7.2.5.

Пример практического расчета воспроизведения изображения в многозвенной системе одновременной форматной обработки (контактно-копировальная система с записью на слаборассеивающую фотографическую пленку) с учетом фильтрующих свойств системы

8.

Тема № 8. МОДЕЛЬ ФИЛЬТРАЦИИ В СИСТЕМЕ ПОЭЛЕМЕНТНОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ И РАСЧЕТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ФИЛЬТРАЦИИ НА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

8.1.

Модель фильтрации в СПОИ

8.2.

Расчет воздействия фильтрации на воспроизведение изображения

9.

Тема № 9. ЧАСТОТНАЯ И ГРАДАЦИОННАЯ КОРРЕКЦИЯ СИГНАЛА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ РЕЗКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

9.1.

Потери резкости изображения, формируемого в системах с размытием

9.2.

Методы восстановления потери резкости (линейные и нелинейные)

9.2.1.

Линейные методы

9.2.2.

Нелинейные методы

9.2.2.1.

Метод нерезкого маскирования.

9.2.3.

Коррекция методом порогового ограничения

10.

Тема № 10. ИЗУЧЕНИЕ ДИСКРЕТНОГО В ПРОСТРАНСТВЕ ИЛИ ВРЕМЕНИ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

10.1.

Методы дискретизации, используемые в репродукционных процессах

11.

Тема № 11. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЦВЕТОВЫХ КООРДИНАТ ИЗОБРАЖЕНИЯ

11.1.

Системы описания цвета, иcпользуемые в технологии полиграфии

12.

Формы итогового контроля

Указатели
21   указатель иллюстраций
Рис. 1.1. Воспроизведение градаций с малым контрастом: а - малым; б - большим Рис. 1.2. Воспроизведение градаций изображения с контрастом: а - большим в светах и малым в тенях; б - большим в тенях и малым в светах

Один из видов информации, содержащейся в изображении - это информация о градации или градационная характеристика изображения. Под градацией понимается то изменение яркостей или оптических плотностей, которое субъективно или объективно наблюдается между различными сюжетными участками изображения, и которое позволяет выделить и воспринять эти сюжетные участки. Такое изменение обычно относят к достаточно большим по линейным размерам и по площади сюжетным участкам изображения. Изменение яркости и оптической плотности в изображении также называют изменением тонов.

Последовательность изменения тонов или градации изображения может быть различной. Можно представить себе два одинаковых по сюжету изображения, для которых изменение яркости или оптической плотности между двумя одинаковыми участками изображения в одном будет больше, чем в другом. В таком изображении выделение рассматриваемого участка сюжета будет более контрастным. Изменение, перепад яркостей, тонов одного изображения относительно изменения, перепада яркостей, тонов другого изображения может быть больше по всему изображению. Такое изображение будет иметь больший интервал яркостей или оптических плотностей, т.е. большую разность между максимальной и минимальной яркостью <?xml version="1.0"?>
или между максимальной и минимальной оптической плотностью изображения: <?xml version="1.0"?>
. Интервал <?xml version="1.0"?>
называют также динамическим диапазоном. Изображение с большим интервалом <?xml version="1.0"?>
в целом будет выглядеть более контрастным. Для простоты на рис. 1.1 Рис. 1.1. Воспроизведение градаций с малым контрастом: а - малым; б - большим представлено изменение тонов как ступенчатое, хотя обычно оно происходит непрерывно, постепенно.

Можно ввести понятие градиента для обозначения изменения контраста изображения. Градиент - это скорость приращения оптической плотности изображения: <?xml version="1.0"?>
- обозначение сравниваемых участков. Можно оценить соотношение градиентов для первого и второго изображений: <?xml version="1.0"?>
Так как в данном случае <?xml version="1.0"?>

Возможно, что оба изображения имеют одинаковый интервал оптических плотностей между самым темным и самым светлым участком изображения. Но при этом одно из них имеет большие изменения оптической плотности между сюжетно одинаковыми участками в светлых тонах изображения, которые называются светами, а другое в темных тонах - в тенях (рис. 1.2 Рис. 1.2. Воспроизведение градаций изображения с контрастом: а - большим в светах и малым в тенях; б - большим в тенях и малым в светах) . Различные по тону участки изображения можно назвать градационными зонами. Помимо светов и теней можно также выделить промежуточную между ними градационную зону - зону полутонов.

В случае равенства интервалов разных реализаций одинакового сюжета нельзя сказать, что какое-то изображение более контрастно, но очевидно, что контраст этот будет различным в различных градационных зонах изображения. Характер изменения тонов (градаций) изображения можно назвать градационной характеристикой этого изображения, а скорость изменения тонов - градиентом градационной характеристики.

Таким образом, под градационной характеристикой изображения понимают как общее изменение яркостей или оптических плотностей в изображении, так и характер распределения этого изменения воспроизводимых тонов внутри интервала по градационным зонам.

Обычно, как уже говорилось, изменение тонов в изображении будет не ступенчатым, скачкообразным, как показано на рис. 1.1 и 1.2, а постепенным, непрерывным. Тогда градационную характеристику сложно построить как функцию двух координат, т.к. участки изображения строго не определены. Однако ее можно оценить, сопоставляя D или В одинаковых точек изображения, или построив гистограммы двух сюжетно одинаковых изображений.

Гистограмма - это график зависимости частоты появления в изображении точек с какой-либо величиной оптической плотности <?xml version="1.0"?>
от величины этой оптической плотности D. Реально оценивается частота появления значений D, которые находятся через равные пространственные промежутки. Каждому интервалу <?xml version="1.0"?>
соответствует свое значение D.

Поскольку площадь, занимаемая участками (деталями сюжета), не изменяется, и условия получения гистограмм - т.е. координаты отсчетов AD и D не изменяются, то сравнение двух гистограмм будет характеризовать разность градаций двух изображений.

Проверка освоения теоретического и практического материала

  1. Общие понятия о градации, физических величинах, применяемых для ее описания.
  2. Понятие о динамическом диапазоне изображения, градационной кривой и градиенте.
  3. Основные методы описания и моделирования градации.

© Центр дистанционного образования МГУП