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. 2.1. Преобразование входного сигнала Е в выходной квантованный S

В настоящее время передача изобразительной информации по каналам связи предполагает использование цифровых методов при получении изображений в различных системах регистрации. В основе этих методов лежит как пространственная дискретизация, так и квантование изображения. Остановимся подробнее на методе представления градации сигнала изображения в квантованном по уровню виде и влиянии квантования на качество изображения.

Как уже отмечалось, при использовании цифровых методов обработки изобразительной информации полутоновое изображение преобразуется в дискретное изображение, как в пространстве, так и по уровню сигнала. Такое дискретизированное изображение может быть оцифровано с помощью аналого-цифровых преобразователей. При аналого-цифровом преобразовании весь диапазон возможных значений входного сигнала Е разбивается на N ровней. В каждом интервале квантования со значениями сигнала Е на входе от <?xml version="1.0"?>
(номер интервала принимает значения i = 1, 2 ... N), он преобразуется в сигнал на выходе с постоянным значением <?xml version="1.0"?>
. Как показано на рис. 2.1 Рис. 2.1. Преобразование входного сигнала Е в выходной квантованный S, каждому интервалу входного сигнала <?xml version="1.0"?>
соответствует квантованное значение выходного сигнала <?xml version="1.0"?>
:

<?xml version="1.0"?>

Величина N, т.е. число уровней квантования, ограничивается числом разрядов аналого-цифрового преобразователя. Так для 8-разрядного аналого-цифрового преобразователя N = 256.

При выборе числа уровней квантования изображения важно учитывать пороговые характеристики зрительного анализатора. Зрительный анализатор человека способен различать перепад яркостей деталей изображения <?xml version="1.0"?>
лишь в том случае, если он превышает некоторое пороговое значение <?xml version="1.0"?>
. Зрительное восприятие человека подчиняется закону Вебера - Фехнера. Установлено, что пороговая величина, обратная контрастной чувствительности глаза, равна <?xml version="1.0"?>
Число уровней N, на которое целесообразно разделить диапазон оптических плотностей на полутоновом изображении в пределах действия закона Вебера - Фехнера, определяется по формуле

<?xml version="1.0"?>

где <?xml version="1.0"?>
- минимальное и максимальное значение яркости изображения (уровней входного сигнала).

На реальных черно-белых полутоновых изображениях на непрозрачной основе (например, полиграфических оттисках), контраст обычно не превышает <?xml version="1.0"?>
При контрастной чувствительности глаза <?xml version="1.0"?>
на таких изображениях можно различить примерно N = 50ln100 = 230 градаций (интервалов яркости). Это приводит к тому, что в качестве стандарта необходимого числа градаций обычно принимают N = 256, т.е. ближайшее число, которое может быть представлено в двоичном коде с числом разрядов n = 8. Однако на практике число градаций часто может быть уменьшено без существенного ухудшения качества изображения. Необходимое число градаций изображения зависит от назначения и вида печатной продукции, и, например, для газетной продукции может быть ограничено даже 16-ю уровнями квантования.

При воспроизведении цветных изображений вследствие зависимости величины контрастной чувствительности глаза от спектрального состава излучения число необходимых уровней квантования также может быть ограничено, и составлять, например, для желтой краски 8, для пурпурной 32 - 64 и для голубой - 64.

По сути, квантованная шкала позволяет представить непрерывную градацию (несчетное множество) тонов аналогового изображения ограниченным числом ступеней, число которых должно быть настолько велико, чтобы эта ступенчатость не была визуально заметна.

Проверка освоения теоретического и практического материала

  1. Общие представления о квантованном сигнале.
  2. Пороговый подход к определению числа уровней квантования, обеспечивающих зрительное восприятие квантованного изображения как аналогового.
  3. Взаимосвязь числа уровней квантования и требований к качеству репродукции.

© Центр дистанционного образования МГУП