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

31906. Интернет-продвижение коммерческой организации (на примере ООО «Элстрой-НН») 533 KB
  5 1 Деятельность коммерческих В2Ворганизаций в условиях развития сети Интернет10 Интернет как новая коммуникативная среда.10 Продающие возможности сети Интернет.14 Роль Интернета в сфере В2Вторговли.32 Исследование отношения пользователей к различным видам Интернетрекламы.
31908. ЛЕКСИЧЕСКАЯ СЕМАНТИКА 3.24 MB
  Ее ключевыми элементами являются: 1 Принцип интегральности описания языка в силу которого лексемам в явном виде приписываются все свойства релевантные для правил а правила учитывают все формы поведения лексем не упомянутые непосредственно в словаре.
31909. Внутрішнє представлення цілочисельних даних в IBM РС 58.65 KB
  Виконати переклад заданих викладачем чисел з десяткової в двійкову систему числення. Дати їх внутрішнє (машинне) представлення в залежності від діапазону в знакових і беззнакових форматах типів Shortint (signed char), Byte (unsigned char), Integer (int), Word (unsigned int). Машинне представлення даних має бути дане в двійковій і шестнадцятирічній системах числення.
31910. Свобода совісті – явище духовної культури 103.5 KB
  Неоднозначність впливу релігії на різні сфери суспільного життя. Релігія в житті українців. Релігія і вільнодумство і атеїзм. Історичне підгруддя і реалії сьогодення. Свобода совісті як форми запобігання і вирішення соціальних конфліктів на релігійному ґрунті.
31913. ЗАХИСТ ІНФОРМАЦІЇ. КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 1.82 MB
  У звязку з цим різко зріс інтерес широкого кола користувачів до проблем захисту інформації. Захист інформації це сукупність організаційнотехнічних заходів і правових норм для попередження заподіяння збитку інтересам власника інформації. Тривалий час методи захисту інформації розроблялися тільки державними органами а їхнє впровадження розглядалося як виключне право тієї або іншої держави.