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

82416. Философия жизни 46.62 KB
  Сознание дух только средства и орудия на службе у жизни. Метафизика это проектированиетотальности жизни на бытие. Все метафизические истолкования и интерпретации мира покоятся напереживании жизни.
82417. Психоанализ З. Фрейда. Фрейдизм, неофрейдизм 28.64 KB
  Классическая психология до Фрейда изучала явления сознания как они проявлялись у здорового человека. Фрейд как психопатолог исследуя характер и причины неврозов натолкнулся на ту область человеческой психики которая раньше никак не изучалась но которая имела большое значение для жизнедеятельности человека бессознательное. Особое значение Фрейд придает психосексуальному развитию человека влиянию его инстинктивной сексуальнобиологической энергии либидо на жизнь его чувств и поведение. В дальнейшем поведение ребенка а затем юноши и...
82418. Феноменология Э. Гуссерля: идейно-теоретические истоки, основные идеи, понятия, этапы развития 38.34 KB
  Феноменология Гуссерля широкое в потенции бесконечное поле методологических а также гносеологических онтологических этических эстетических социальнофилософских исследований любой темы философии через возврат к феноменам сознания и их анализу. Результатом исполнения феноменологической редукции является перемещение на исследовательскую почву чистого сознания; 4 чистое сознание есть смоделированное феноменологией сложное единство структурных элементов и сущностных взаимосвязей сознания. Оригинальность и теоретическая значимость...
82419. Особенности восприятия феноменологии Э. Гуссерля в современной зарубежной философии 34.99 KB
  Гуссерля в современной зарубежной философии Возникновение феноменологии как философского течения связано с творчеством Эдмунда Гуссерля 1859 1938. Однако постепенно происходит изменение его научных интересов в пользуфилософии. Гуссерль изложил в следующих работах: Логические исследования 1901 Философия как строгая наука 1911 Идеи чистой феноменологии и феноменологической философии 1913 Трансцендентальная логика и формальная логика 1921 Картезианские размышления 1931. Особенность философии Э.
82420. Немецкая философия экзистенциализма 29.08 KB
  Основная работа Бытие и время 1927 подчинена трем задачам: 1 выявить фундаментальную структуру здесьбытия как бытиявмире; 2 показать что бытиевмире является временным и историчным; 3 на основе временности здесьбытия осознать необходимую принадлежность времени к смыслу бытия. здесьбытие выступает основой его экзистенциальной онтологии. ставит вопрос о том что есть бытие само по себе и решает его через рассмотрение человеческого бытия поскольку только оно наделено возможностью понимания бытия. Человеческое бытие...
82421. Французская экзистенциальная философия 37.43 KB
  Экзистенциализм — возможно, наиболее популярное (наряду с психоанализом) философское течение нашего времени. Его название происходит от немецкого «existieren» и французского «exister» — существовать, и обращено не к выяснению сущности человека, а к его повседневному бытию
82422. Персонализм 35 KB
  Французский персонализм одно из ведущих философских течений современности; вместе с феноменологией экзистенциализмом и неотомизмом он составил целую эпоху в интеллектуальной жизни Франции первой половины XX в. Датой рождения французского персонализма считается октябрь 1932 г. Основоположник и главный теоретик французского персонализма Эммануэль Мунье 19051950 профессиональный философ католик по вероисповеданию; ему удалось сплотить вокруг Esprit творческую молодежь философов социологов публицистов литераторов литературных и...
82423. Философская герменевтика. Трудности перехода от понимания как способа познания к пониманию как способу существования 30.84 KB
  Хотя история герменевтики может быть прослежена через Средневековье до античности понятие герменевтики в его современном значении восходит к Новому времени. Революционный шаг в становлении герменевтики как самостоятельной дисциплины сделан Шлейермахером принципиально расширившим сферу подлежащих истолкованию текстов: для Шлейермахера это учение об искусстве понимания письменных документов вообще. Задачу герменевтики составляет прояснение условий делающих возможным уразумение смысла того или иного текста. Важным этапом становления...
82424. Аналитическая философия XX века: основные направления и проблемы 28.31 KB
  Одна из отличительных черт интеллектуальной культуры XX столетия развитие и нарастающее влияние аналитической философии. Главные цели философии анализа выявление структуры мысли прояснение всего смутного невнятного достижение прозрачного соотнесения языка и реальности четкое разграничение значимых и пустых выражений осмысленных и бессмысленных фраз. Внутри аналитической философии выделяют два направления: философию логического анализа и философию лингвистического анализа или лингвистическую философию. Исходные проблемы и понятия...