29337

Геометрические преобразования в системе поэлементной обработки изображения

Лекция

Математика и математический анализ

В процессе преобразования на этапе сканирования формируется пиксель размер которого уже выбран в соответствии с масштабом окончательного изображения. Сложнее при масштабировании изображения записанного в виде цифрового массива высокого разрешения. Сложнее при увеличении или уменьшении изображения не в целое число раз.

Русский

2013-08-21

62 KB

4 чел.

Лекция 19

Геометрические преобразования в системе поэлементной обработки изображения

1. Масштабные преобразования. Масштабное преобразование может осуществляться непосредственно в процессе сканирования, а так же в процессе обработки уже подготовленного файла с высоким разрешением.

В процессе преобразования на этапе сканирования формируется пиксель, размер которого уже выбран в соответствии с масштабом окончательного изображения. Поэтому масштабное преобразование сводится к увеличению пикселя в соответствии с необходимым масштабом.

Сложнее при масштабировании изображения, записанного в виде цифрового массива высокого разрешения. В этом случае необходимо произвести операцию масштабирования путем добавления или отбрасывания пикселей. Если увеличение производится в кратное число раз (например, в 2 раза), то каждый пиксель или просто удваивается, или производится более сложное преобразование с интерполяцией значений пикселей для получения промежуточных значений, сглаживающих переходы.

Сложнее при увеличении или уменьшении изображения не в целое число раз. В этом случае увеличение изображения осуществляется путем сложения или отбрасывания дополнительных пикселей в ряду. Для увеличения на 10% удваивается каждый десятый пиксель, для уменьшения на 10% – отбрасывается каждый десятый пиксель. Это может приводить к потере деталей, хотя это не слишком заметно.

Процедура масштабирования цифрового массива является нежелательной. Масштабное преобразование лучше осуществлять при сканировании. Масштабное преобразование цифрового массива может быть источником дополнительных шумов изображения.

2. Масштабные преобразования с нелинейными преобразованиями по разным координатам.

В ряде случаев технологического дизайна необходимо преобразовать квадратное изображение в прямоугольное. Возможна необходимость преобразования квадратного оригинала в прямоугольный для формирования обложки издания. Возможно 2 пути:

  •  соответствующее кадрирование изображения. Не всегда возможно
  •  использование нелинейного масштабирования с вытягиванием изображения по одной из координат, если объект изображения не может быть вытянут, то возможно вычленение из сюжета оригинала такого участка, которое может быть масштабируемо не линейно.

Выделение куска неба, создание соответствующей маски, нелинейное масштабирование выделенного участка и интегрирование его с изображением.

3. Композиция изображения. Часто используется в процессе формирования изображения для этикеток, обложек и так далее. Требует работы со слоями, масками.

Формирование файлов

Обработанная информация должна быть приведена к виду пригодному для обмена с другими устройствами системы поэлементной обработки изображений. В настоящее время в полиграфии используется 3 основных формата представления данных:

1. TIFF – предназначен для хранения пиксельного изображения. Может выступать в разных модификациях. Тип RGB, CMYK, Lab. В этом формате можно хранить полутоновые изображения и другие изображения, записанные в виде битовой карты.

Если информация содержит не только изображения, но и текст в PostScript, графическую информацию в PostScript и сверстанный подготовленный к публикации документ, содержащий как графическую так и контурную информацию, то для его записи используется формат EPS.

Часто EPS выступает в разных модификациях, которые трактуют как различные форматы. Это форматы DSC 1.0 и DSC 2.0.

DSC 1.0. это тот же EPS, который включает в себя 5 файлов: 1 – содержит изображение низкого разрешения, который служит как экранная версия и хранит информацию по следующим файлам; остальные файлы представляют собой цветоделенные изображения высокого разрешения.

DSC 2.0. записывает информацию в одном файле. В нем содержатся все цветоделнные изображения высокого разрешения, экранная версия и дополнительные каналы плашечных цветов. Возможна модификация формата EPS, в котором сами файлы не содержат изображений высокого разрешения, а содержат указания, где их можно взять на соответствующем сервере. Это уменьшает размер файла. При этом используется каталог OPI.

3. Последнее время широко используется новый формат PDF, который сначала использовался для передачи информации по каналам связи для межплатформенного обмена. Однако, в последнее время появилась возможность в нем записывать изображение высокого разрешения часто используемое в полиграфии. Современные растровые процессоры (RIP) имеют возможность работать как с EPS так и с PDF. PDF похож на EPS и использует подобный язык в более современной модификации. Он более экономичен. Его плюсы заключается в том, что на основе этого формата  возможна организация рабочего потока при котором в едином цифровом массиве записываются все данные необходимые для сквозной организации технологического процесса (начиная от сканирования, кончая печатным процессом).

Современные растровые структуры

Стохастическое растрирование – это, по сути дела, растрирование с нерегулярной структурой. Оно начало применятся несколько десятков лет при использовании оптических растров. Были предложены растры как контактного типа так и растры специфические.   

Контактные растры имели нерегулярную структуру, которая копировалась на фотографический материал.

Весьма интересным был оптический растр с нерегулярной структурой, который можно назвать растром линзового типа (это разработка отечественных ученых).

Этот растр представляет собой плоскопараллельные пластины со случайной зернистой поверхностью, которую может представить как  набор фото линз  различного фокусного расстояния и размера. Если изображение копируется через такой линзовый растр, то эти линзы будут создавать в фотоматериале по-разному сфокусированные и имеющие разную интенсивность точки с нерегулярной структурой. В результате экспонирования таких точек и последующей химико-фотографической обработки получаем случайно расположенные точки, которые имею случайную форму и случайные размеры. Количество, концентрация и размер растровых точек завися от оптической плотности изображения.

Градация соответственно  меняется с изменением этих трех факторов.

Изображение получается таким, что эго можно назвать изображением фотографического качества. Это связано с тем, что размеры растровых элементов очень малы, их концентрация адаптивна к элементу изображения. Вследствие этого, получаем изображение очень высокого разрешения, в 4-5 раз превышающее разрешение изображения с регулярной структурой растра. Не заметная зернистая структура и полное отсутствие муарообразования дает качество, превосходящее существующие стохастические растры, полученные электронным путем.

Недостатками линзового растра являются:

  1.  растр не удобен в применении, так как он стеклянный и всегда может разбиться;
  2.  ограничение по формату;
  3.  трудности управления градационной характеристикой при растрировании.

Стохастическое растрирование, осуществляемое электронным путем, обладает следующими преимуществами:

  •  полное отсутствие муарообразования;
  •  отсутствие необходимости изменения углов поворота растра.

Недостатки:

Нерегулярное растрирование осуществляется электронным путем. Оно в качестве информационной ячейки использует тот же растровый элемент, который используется при регулярном растрировании. Отличие заключается только в том, что формируемые точки не концентрируются в центре, а осуществляется разброс пикселей по площади растрового элемента.

Вследствие такой системы формирования растровой структуры трудно ожидать от такого нерегулярного растра повышения разрешающей способности изображения.

Спектр не регулярного растра содержит больше низкочастотных составляющих, что делает заметной шумовую структуру растра, если растровая точка будет достаточно велика.

Вследствие этого для обеспечения высокого качества изображения, размеры этих растровых точек должны быть очень малы, не более двух десятых мкм в диаметре, что соответствует примерно 5% точки обычного регулярного растра с обычной линиатурой.

Применение таких размеров точек существенно осложняет проведение процесса. Предъявляет повышенные требования к формным и печатным процессам, к качеству бумаги.

Стохастическая растровая структура обладает огромным периодом, по сравнению с регулярной структурой, то есть периметр нерегулярной структуры существенно больше периметра регулярной растровой структуры для 1 растрового элемента. Частота  расположения этих растровых точек тоже существенно выше. Следовательно, как механическая, так и оптическая составляющая растискивания точек существенно выше, чем для регулярной структуры. И это необходимо учитывать при проведении печатного процесса.

Использование нерегулярной структуры позволяет печатать  изображения одинаковой насыщенности с меньшим количеством красок.

Из новых растровых структур можно упомянуть растровые структуры с делением растрового элемента на 4 точки, что повышает линиатуру растра.

Появились сообщения о растрах, в которых сочетаются регулярная и нерегулярная структуры. Нерегулярная структура используется в средних тонах изображения, которые являются наиболее муарообразующими. Регулярная структура используется в светах и тенях изображения.

В адаптивном растрировании растровая точка формируется внутри элемента со смещением ее центра тяжести в сторону темного изображенного объекта.

Это должно повысить разрешающую способность.

Квазипериодичное растрирование – имеет небольшое смещение точек для уменьшения муарообразования.

Регулирование цветового охвата как проблема решения восприятия всех цветов изображения

Изображение с повышенным цветовым охватом получило название Hi-Fi-репродукции.

Под этим понятием принято понимать несколько модификаций технологий:

1. Наиболее классическим способом Hi-Fi репродукции является репродукция с использованием семи красочного синтеза. Синтез предусматривает помимо СМУК еще 3 дополнительных цвета, которые можно определить как цвета RGB. Суть использования этой технологии заключается в том, что полиграфические краски, особенно голубая и пурпурная имеют существенные недостатки (избыточное поглощение в зонах пропускания). Все это приводит к тому, что при наложении двух красок для формирования однозонального цвета эти недостатки еще более усугубляются.

При наложении синей и пурпурной краски избыточное поглощение в синей зоне весьма сузит цветовой охват. Известно, что воспроизведение насыщенного синего цвета в полиграфии весьма затруднительно.

При печатании проблема усугубляется (из-за трепинга и так далее).

Для того, чтобы сформировать синей цвет можно использовать не бинарный синтез,  а использовать отдельную синею краску.

В принципе, такая же проблема возникает с зеленым цветом и соответственно может возникать необходимость использования зеленой краски. И возможно использование дополнительно красной краски. Однако, обычно вместо интенсивной красной краски предпочитают использовать оранжевую краску.

В принципе, для печати Hi-Fi репродукции не обязательно использовать все 7 красок. Используют количество красок в зависимости от цветов оригинала не входящих в цветовой охват. Это может быть дополнительно 1 или 2 краски.

Идея цветоделения заключается в том, что мы можем взять 3 краски: голубую, пурпурную и желтую.

Если имеются 2 краски на изображении, которые должны формировать цвет основной однозональный , мы можем заменить эти 2 краски на 1 однозональную.

Однозональные краски RGB могут иметь значительно большую насыщенность, и соответственно, будут расширять цветовой охват репродукции.  

2. Еще одной технологией Hi-Fi является использование более интенсивных красок. Есть публикации где указываются краски с оптической плотность большей чем оптическая плотность обычных красок на 1.

3. Способ четырех красочной печати СМУК, но использование в качестве дополнительных красок те же двух зональные краски, но с другими интенсивностями: C+C, M+M, Y+Y, K. Чтобы расширить цветовой охват достаточно использовать в зонах насыщенных цветов наложение двух красок: C+C, M+M  или Y+Y, а в светах репродукции или полутонах использовать одну обычную  краску.

Дополнительной проблемой в процессе Hi-Fi репродукции является то, что при использовании повышенного количества красок возникает проблема выбора угла поворота растра для дополнительных красок. Проблема кардинально может решиться использованием нерегулярной структуры растра. Возможно также использование углов поворота для дополнительных красок, которые соответствуют тем краскам, которые не задействованы в данном цвете. Например, для зеленой краски можно использовать угол поворота для пурпурной краски.

PAGE  5


небо

Обычное растрирование

Адаптивное растрирование

К

З

С

З

С

R

K

M

C

Y

R

GCR

M


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

57417. Обобщение по теме «Синтаксис» 583.5 KB
  ЦЕЛЬ: Обучающая: обучение умению работать с текстом; нахождение подлежащего и сказуемого, определение его вида; определение вида словосочетания и его синтаксической связи; подготовка к написанию сочинения.
57419. Таблица умножения и деления. Закрепление 59.5 KB
  Цель урока: Знать табличные случаи умножения и деления; уметь применять их на практике; уметь решать текстовые и геометрические задачи.
57422. МУЗЫКА В КИНОФИЛЬМАХ 1.41 MB
  Цель: показать роль музыки в кинофильмах: музыка помимо наших желаний вызывает эмоциональный отклик, дать понятие «тапер»; показать что литература и музыка не иллюстрируют одна другую, а по разному изображают мир, дополняя, обогащая и усиливая наши переживания...
57423. Женщина – хозяйка мира 54.92 KB
  Цели: дать представление о жизни русской женщины в старинной деревенской семье; развивать чувство прекрасного; воспитывать чувство патриотизма уважения к матери Оборудование: мультимедиапроектор, компьютер, рецепты блюд русской кухни...
57424. Строим мосты, не стены. Урок обществознания 135.5 KB
  Цель урока: на основе документального кино, видео и текстовой информации расширить знания учащихся о правах детей, а также способах защиты прав в случаях их нарушения; сформировать критическое отношение обучаемых к толерантности в национальном аспекте на примере Палестины в сравнении с Россией...