71466

Наблюдение и измерение цифровых изображений

Доклад

Экономическая теория и математическое моделирование

Координаты центров пикселов в левой прямоугольной системе координат цифрового изображения оC xC уC .1 началом которой является левый верхний угол цифрового изображения определяются в так называемых пиксельных координатах единицей измерения в этом случае является пиксел.

Русский

2014-11-07

3.72 MB

2 чел.

Наблюдение и измерение цифровых изображений

  Цифровое изображение хранится в памяти компьютера, в общем случае, в виде прямоугольной матрицы, элементы  которой несут информацию об оптических плотностях или цвете элементарных участков изображения, а номера i строки и j столбца элемента  определяют его положение в матрице. Нумерация строк и столбцов матрицы цифрового изображения начинается с нуля.

Рис.1.1

 Координаты центров пикселов в левой прямоугольной системе координат цифрового изображения  оC xC уC .(рис.1.1), началом которой является левый верхний угол цифрового изображения, определяются в, так называемых, пиксельных координатах (единицей измерения в этом случае является пиксел).

  Пиксельные координаты центров пикселов в системе координат цифрового изображения оC  хC  уC определяют по формулам:  

 .                                         (1.1)            

Для измерения координат точек цифрового изображения его визуализируют на экране дисплея. Если пиксел изображения на

экране дисплея соответствует пикселу исходного цифрового

изображения, то с помощью “мыши” или клавиатуры компьютера можно навести измерительную марку, формируемую в виде цифрового изображения на экране дисплея, на точку изображения с точностью до одного пиксела.

  Для получения подпиксельной (субпиксельной) точности можно увеличить матрицу изображения на экране монитора относительно исходного цифрового изображения. В этом случае каждый пиксел исходного изображения будет изображаться матрицей n×n пикселов, численное значение всех элементов a'ij которой будут равны численному значению элемента матрицы исходного изображения.

  Пиксельные координаты точек увеличенного изображения можно измерить с точностью до 1/n пиксела исходного изображения (рис.1.2.).

Рис. 1.2

  Пиксельные координаты (в пикселах исходного изображения) элемента a'ij увеличенного изображения определяют по формуле:

,     (1.2)

в которых:   i,j -  номера строки и столбца элемента матрицы исходного изображения, в котором находится элемент a'ij 

увеличенного изображения:

             i’,j’ - номера строки и столбца элемента a`ij подматрицы n×n;

             n – коэффициент увеличения изображения.

Например, для элемента a33 (рис.1.2) пиксельные координаты:

  Значения физических координат центров пикселов цифрового изображения можно определить по значениям их пиксельных координат, если известны физические размеры стороны пиксела изображения Δ (предполагается, что пиксел имеет форму квадрата).

  Значения физических координат определяют по формулам:

 .         (1.3)

  Например, координаты центра пиксела, соответствующего элементу a33 (рис.1.2) при величине Δ=20 мкм будут равны хC = 34 мкм и yC = 34 мкм.

  В некоторых цифровых системах начало системы координат цифрового изображения оC хC уC выбирают в центре пиксела, расположенного в верхнем левом углу цифрового изображения.

В этом случае значения пиксельных координат вычисляют по формулам:

,       (1.4)

при измерениях с точностью до пиксела и по формулам:

  ,                                (1.5)

при измерениях с подпиксельной точностью.

Рассмотренный выше метод измерения цифрового изображения с подпиксельной точностью требует его увеличения на экране дисплея компьютера. Однако, даже при увеличении цифрового изображения только в два раза, на экране дисплея исходный аналоговый снимок изображается с весьма значительным оптическим увеличением. Так, например, снимок, преобразованный на сканере, с размером пиксела 14 мкм на экране дисплея с размером зерна 0.28 мм при увеличении цифрового изображения снимка в 2 раза имеет оптическое увеличение 40 раз. Такое увеличение приводит к значительному ухудшению изобразительных свойств наблюдаемого изображения и, как следствие, к снижению точности наведения измерительной марки на измеряемые объекты на изображении.

С целью обеспечения возможности измерения координат точек цифрового изображения с подпиксельной точностью без увеличения исходного изображения разработан метод измерения цифровых изображений, в котором цифровое изображение снимка может смещаться относительно неподвижной измерительной марки с шагом в n – раз меньшим размера пиксела.

Принцип измерения координат точек цифрового изображения по этому методу иллюстрируется на рис. 1.3 и 1.4.

Рис. 1.3                       Рис. 1.4

На рисунке 1.3 представлен фрагмент исходного цифрового изображения с измерительной маркой и точкой изображения m, координаты которой необходимо измерить. Как следует из рис.1.3 центр изображения измерительной марки не совпадает с изображением точки m, причем разности значений их пиксельных координат составляют величины x P и y P.

  Для совмещения центра изображения измерительной марки с точкой m можно создать фрагмент цифрового изображения снимка, в котором координаты начала системы координат oC xC yC будут иметь значения , а .

  Создание такого фрагмента цифрового изображения производится следующим образом. По координатам центра каждого пиксела фрагмента изображения xpi, ypi определяют значения координат его проекции xpi, ypi в системе координат оC хC уC исходного изображения.

  Их значения определяют по формулам:

.                        (1.6)

  Затем по значениям координат xpi, ypi находят ближайшие к изображению точки  i, соответствующей центру пиксела

Рис. 1.5

создаваемого фрагмента цифрового изображения, четыре пиксела исходного цифрового изображения, например, M, K, L, N (рис.1.5)

  Далее методом билинейного интерполирования определяют значения оптической плотности i-го пиксела создаваемого фрагмента изображения по формуле:

,              (1.7)

в которой

 .

  Таким же образом формируются все элементы создаваемого фрагмента цифрового изображения.

  На экране дисплея, на визуализированном фрагменте созданного цифрового изображения центр измерительной марки будет совмещен с изображением точки m. Пиксельные координаты точки m изображения в системе координат исходного изображения определяются по формулам 1.6.

  Необходимо отметить, что создание фрагмента цифрового изображения требует значительных вычислительных процедур. Поэтому для достижения эффекта перемещения изображения на экране дисплея относительно марки в “реальном масштабе” времени фрагмент изображения не должен иметь большие размеры.

  В случае если для измерений используются цветные цифровые изображения при формировании элементов создаваемого изображения методом билинейного трансформирования по формулам 1.7. определяются интенсивности красного (R), зеленого (G) и синего (В) компонентов цветного изображения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43959. Пути совершенствования реализации государственной политики по поддержке талантливой молодежи в Чувашской Республике 361.5 KB
  Теоретические основы государственной политики по поддержке талантливой молодежи в Российской Федерации Понятие цели задачи и принципы государственной политики по поддержке талантливой молодежи Механизмы и технологии государственной политики по поддержке талантливой молодежи Анализ реализации государственной политики по поддержке талантливой молодежи в Чувашской Республике
43960. Выбор и обоснование структуры данных для алгоритма построения AVL дерева 16.14 KB
  АVL - дерево с такими же значениями, как и в узлах предыдущего дерева можно представить так. Следует заметить, что сбалансированные деревья очень эффективны для поиска.
43962. Совершенствование сервисного обслуживания оборудования нефтяных скважин на базе ОАО «Северо-Западные Магистральные нефтепроводы» г. Пермь, с целью улучшения качества оказываемых услуг 1.12 MB
  В сервисном разделе были проанализирован рынок нефти процесс добычи нефти выявлены недостатки при добычи нефти предприятия ОАО Северо-Западные Магистральные нефтепроводы г. В производственно технологическом разделе проанализированы возможные методы увеличения производительности скважин рассмотрен опыт применения кислотного гидроразрыва пласта на Гагаринском месторождении предложено внедрение кислотного гидроразрыва пласта при добыче нефти. В разделе Безопасность жизнедеятельности рассмотрено обеспечение безопасности условий...
43963. Посредничество и регулирование конфликтного взаимодействия в рамках деловой коммуникации 163 KB
  Социально-психологические характеристики конфликтного взаимодействия Переговоры в структуре конфликтологии Социально-психологические аспекты конфликта Ситуационный подход к изучению проблематики кооперация-конфликт Медиация отличается от других способов разрешения конфликта консалтинга прямых переговоров арбитражного и судебного разбирательств с её помощью может быть лучше понят сам конфликт а вследствие этого переведен на более управляемый уровень...
43964. AVL дерево как инструмент повышения эффективности поиска. Оценки сложности поиска 17.8 KB
  Бинарные деревья поиска предназначены для быстрого доступа к данным. В идеале разумно сбалансированное дерево имеет высоту порядка O(log2n)...
43965. Изучении основ управления ОАО ГК «Армада» и разработке рекомендаций, направленных на совершенствование управления персоналом 924 KB
  Аналитическая часть работы включает в себя анализ организации управления персоналом на данном предприятии разработки решений по более эффективному управлению. Окончательно оформившись в конце XX века как массовое социальное явление работа по найму потребовала профессионального подхода к ее организации что породило управление менеджмент сначала как особый вид деятельности а затем и особую научную дисциплину. Гуманистический человек понимается как важнейшая ценность общества организации; ориентация на профессионализм интеллектуальный...
43966. Оптимизация алгоритма построения AVL дерева 63.34 KB
  По определению идеально сбалансированное дерево это дерево, все уровни которого, за исключением, может быть, последнего, полностью заполнены. (В бинарном дереве полностью заполненный уровень n содержит 2n узлов). При соблюдении данного условия бинарное дерево предоставляет оптимальнейшие условия для поиска в нем