Görüntünün ayrıklığı. Anlatım "görüntüleri ve sesi temsil etmenin analog ve ayrık yolları". Kendi kendine çalışma ödevleri

25:1'den büyük veri sıkıştırma oranları ile çok yüksek görüntü kalitesi sağlayan sıkıştırma algoritması. 640 x 480 piksel (VGA standardı) çözünürlüğe sahip tam renkli 24 bit görüntü, depolaması için genellikle video RAM'i gerektirir ... ...

Ayrık Dalgacık Dönüşümü- 1. seviye ayrık dalgacık görüntü dönüşümünün bir örneği. Yukarıda orijinal tam renkli görüntü, ortada orijinal görüntünün yatay olarak yapılmış bir dalgacık dönüşümü (yalnızca parlaklık kanalı), altta bir dalgacık var ... ... Wikipedia

RASTER - raster- piksel matrisi olarak temsil edilen ayrı bir görüntü ... Elektronik İş Sözlüğü

bilgisayar grafikleri- bilgi görüntüsünün görüntü ekranında (monitör) görselleştirilmesi. Bir görüntünün kağıt veya diğer ortamlar üzerinde çoğaltılmasından farklı olarak, ekranda oluşturulan görüntü neredeyse anında silinebilir ve/veya düzeltilebilir, sıkıştırılabilir veya uzatılabilir, ... ... ansiklopedik sözlük

raster- Ekranda veya kağıt üzerinde piksel matrisi şeklinde sunulan ayrık görüntü. Raster, çözünürlük, uzunluk birimi başına piksel sayısı, boyut, renk derinliği vb. ile karakterize edilir. Kombinasyon örnekleri: yoğunluk ... ... Teknik çevirmen kılavuzu

tablo- ▲ dizi iki boyutlu tablo iki boyutlu dizi; iki değişkenli bir fonksiyonun ayrık görüntüsü; bilgi ızgarası. matris. zaman planı. | tablolama. hat. hat. kolon. kolon. konuşmacı. grafik. grafik. betimlemek. ▼ zamanlama... Rus Dilinin İdeografik Sözlüğü

Laplace dönüşümü- Laplace dönüşümü, karmaşık bir değişkenin (görüntü) bir işlevini gerçek bir değişkenin (orijinal) bir işleviyle birleştiren bir integral dönüşümdür. Yardımı ile dinamik sistemlerin özellikleri araştırılır ve çözülür ... ... Wikipedia

Laplace dönüşümü

Ters Laplace dönüşümü- Laplace dönüşümü, karmaşık bir değişkenin (görüntü) bir işlevini gerçek bir değişkenin (orijinal) bir işleviyle birleştiren bir integral dönüşümdür. Yardımı ile dinamik sistemlerin özellikleri araştırılır ve diferansiyel ve ... Wikipedia

GOST R 52210-2004: Dijital yayın yapan televizyon. Terimler ve tanımlar- Terminoloji GOST R 52210 2004: Dijital yayın yapan televizyon. Terimler ve tanımlar orijinal belge: 90 (televizyon) çoğullayıcı: Dijital televizyonun birleşik veri akışlarını ayırmak için tasarlanmış bir cihaz ... ... Normatif ve teknik dokümantasyon terimlerinin sözlük referans kitabı

Videoyu sıkıştır- (İngilizce Video sıkıştırma) bir video akışını temsil etmek için kullanılan veri miktarının azaltılması. Video sıkıştırma, videoyu yayın kanalları üzerinden iletmek için gereken akışı etkili bir şekilde azaltmanıza, alanı azaltmanıza, ... ... Wikipedia

Her biri sonlu bir zaman içinde değişen sınırlı sayıda ayırt edilebilir değer alabilen ayrık elemanlardan oluşan görüntülere ayrık denir. Genel olarak konuşursak, ayrı bir görüntünün öğelerinin eşit olmayan bir alana sahip olabileceği ve her birinin eşit olmayan sayıda ayırt edilebilir derecelendirmeye sahip olabileceği vurgulanmalıdır.

Birinci bölümde gösterildiği gibi, retina ayrık görüntüleri görsel analizörün daha yüksek kısımlarına iletir.

Görünür devamlılıkları, görme yanılsamalarından yalnızca biridir. Başlangıçta sürekli olan görüntülerin bu "kuantizasyonu", gözün optik sisteminin çözümleme gücüyle ilişkili sınırlamalar ve hatta görsel sistemin morfolojik yapısal öğeleri tarafından değil, sinir ağlarının işlevsel organizasyonu tarafından belirlenir.

Görüntü, bir veya daha fazla sayıda fotoreseptörü birleştiren alıcı alanlar tarafından ayrı öğelere bölünür. Alıcı alanlar, uzaysal ve zamansal toplamla yararlı ışık sinyalinin birincil izolasyonunu üretir.

Retinanın orta kısmı (fovea) sadece koniler tarafından işgal edilir, çevrede, foveanın dışında hem koniler hem de çubuklar vardır. Gece görüşü koşulları altında, retinanın orta kısmındaki koni alanları yaklaşık olarak aynı boyuta sahiptir (açısal ölçü olarak yaklaşık 5 ").Açısal boyutları yaklaşık 90" olan bir foveadaki bu tür alanların sayısı yaklaşık 200'dür. Gece görüşü koşullarında ana rol, retinanın geri kalanını kaplayan çubuk alanlar tarafından oynanır. Retinanın tüm yüzeyi üzerinde yaklaşık 1 ° açısal boyuta sahiptirler. Retinadaki bu tür alanların sayısı yaklaşık 3 bindir.Bu koşullar altında sadece algılama değil, aynı zamanda zayıf aydınlatılmış nesnelerin incelenmesi de retinanın periferik alanları tarafından gerçekleştirilir.

Artan aydınlatma ile, başka bir depolama hücresi sistemi olan koni alıcı alanlar ana rolü oynamaya başlar. Foveada, aydınlatmadaki bir artış, yaklaşık 100 asb parlaklıkta bir koniye düşene kadar etkin alan değerinde kademeli bir azalmaya neden olur. Çevrede, aydınlatmanın artmasıyla, çubuk alanlar yavaş yavaş kapatılır (engellenir) ve koni alanları harekete geçer. Çevredeki koni alanları, foveal alanlar gibi, üzerlerine gelen ışık enerjisine bağlı olarak azalma özelliğine sahiptir. Artan aydınlatma ile koni alıcı alanlara sahip olabilen en fazla koni sayısı merkezden retinanın kenarlarına doğru büyür ve merkezden 50-60 ° açısal mesafede yaklaşık 90'a ulaşır.

Gün ışığının iyi olduğu koşullarda alıcı alan sayısının 800 bin civarında olduğu hesaplanabilir.Bu değer kabaca insan optik sinirindeki liflerin sayısına karşılık gelir. Gündüz görüşündeki nesnelerin ayırt edilmesi (çözünürlüğü), esas olarak, alıcı alanın bir koniye indirgenebildiği ve konilerin kendilerinin en yoğun şekilde yerleştirilebildiği fovea tarafından gerçekleştirilir.

Retinanın depolama hücrelerinin sayısı tatmin edici bir yaklaşımla belirlenebilirse, alıcı alanların olası durumlarının sayısını belirlemek için hala yetersiz veri vardır. Alıcı alanların diferansiyel eşiklerinin çalışmasına dayalı olarak yalnızca bazı tahminler yapılabilir. Belirli bir aydınlatma çalışma aralığında foveal alıcı alanlarda eşik kontrastı 1 mertebesindedir. Ayırt edilebilir derecelerin sayısı azdır. Koni foveal alıcı alanının tüm yeniden yapılandırılması aralığında, 8-9 derece farklıdır.

Alıcı alandaki birikim periyodu - sözde kritik süre - ortalama olarak yaklaşık 0,1 s olarak belirlenir, ancak yüksek aydınlatma seviyelerinde görünüşte önemli ölçüde azalabilir.

Aslında, iletilen görüntülerin ayrık yapısını tanımlayan model daha da karmaşık olmalıdır. Alıcı alanın boyutu, eşikler ve kritik süre ile görsel eşiklerin istatistiksel doğası arasındaki ilişki dikkate alınmalıdır. Ama şimdilik, bu gerekli değil. Bir görüntü modeli olarak, açısal boyutları, gözle çözülen en küçük ayrıntının açısal boyutlarından daha az olan, ayırt edilebilir durumlarının sayısı maksimumdan daha büyük olan, aynı alanın bir dizi elemanını temsil etmek yeterlidir. ayırt edilebilir parlaklık dereceleri sayısı ve ayrık değişim süresi, kritik kırpışma füzyon frekansında kırpışma süresinden daha az olan.

Dış dünyanın gerçek sürekli nesnelerinin görüntülerini bu tür ayrık görüntülerle değiştirirsek, göz ikameyi fark etmeyecektir.* Sonuç olarak, bu tür ayrık görüntüler en azından görsel sistemin algıladığından daha az bilgi içermez. **

* Renkli ve hacimsel görüntüler de ayrı bir modelle değiştirilebilir.
** Sürekli görüntülerin ayrık görüntülerle değiştirilmesi sorunu, film ve televizyon teknolojisi için büyük önem taşımaktadır. Zaman kuantizasyonu bu tekniğin merkezinde yer alır. Darbe kodlu televizyon sistemlerinde, görüntü de ayrı elemanlara bölünür ve parlaklık açısından nicelenir.

Sürekli bir görüntü düşünün - iki uzamsal değişkenin bir fonksiyonu x 1 ve x 2 F(x 1 , x 2) sınırlı dikdörtgen bir alanda (Şekil 3.1).

Şekil 3.1 - Sürekli görüntüden ayrık görüntüye geçiş

Mekansal değişkende ayrıklaştırma adımı Δ 1 kavramını tanıtalım x değişkende 1 ve Δ 2 x 2. Örneğin, eksen boyunca Δ 1 mesafesinde bulunan noktalarda olduğunu hayal edebilirsiniz. x 1 nokta video sensörleri vardır. Bu tür video sensörleri tüm dikdörtgen alana kurulursa, görüntü iki boyutlu bir kafes üzerinde belirtilecektir.

Notasyonu kısaltmak için şunu belirtiyoruz:

İşlev F(n 1 , n 2) iki ayrı değişkenin bir fonksiyonudur ve iki boyutlu dizi olarak adlandırılır. Yani, görüntünün uzamsal değişkenler cinsinden ayrıklaştırılması, onu bir örneklenmiş değerler tablosuna çevirir. Tablonun boyutu (satır ve sütun sayısı), orijinal dikdörtgen alanın geometrik boyutları ve formüle göre örnekleme adımının seçimi ile belirlenir.

Köşeli parantezlerin […] sayının tamamını temsil ettiği yerde.

Sürekli bir görüntünün etki alanı bir kare ise L 1 = L 2 = L, ve örnekleme adımı eksenler boyunca aynı şekilde seçilir x 1 ve x 2 (Δ 1 = Δ 2 = Δ), ardından

ve tablonun boyutu n 2 .

Görüntünün örneklenmesiyle elde edilen tablonun elemanına " denir. piksel " veya " Geri sayım"... Bir piksel düşünün F(n 1 , n 2). Bu sayı sürekli değerler alır. Bilgisayar belleği yalnızca ayrık sayıları saklayabilir. Bu nedenle, belleğe kayıt için sürekli değer F adım D ile analogdan dijitale dönüştürmeye tabi tutulmalıdır F(bkz. şekil 3.2).

Şekil 3.2 - Sürekli bir miktarın nicelenmesi

Analogdan dijitale dönüştürme işlemi (seviyeye göre sürekli bir değerin örneklenmesi) genellikle denir. nicemleme... Parlaklık fonksiyonunun değerlerinin _____ _ ____ ___ aralığında olması şartıyla niceleme seviyelerinin sayısı, eşittir

Görüntü işlemenin pratik problemlerinde, nicelik Q geniş ölçüde değişir Q= 2'ye kadar ("ikili" veya "siyah beyaz" görüntüler) Q= 210 veya daha fazla (neredeyse sürekli parlaklık değerleri). En sık seçilen Q= 28, görüntü pikseli bir bayt dijital veri ile kodlanırken. Yukarıdakilerin hepsinden, bilgisayarın belleğinde depolanan piksellerin, orijinal sürekli görüntünün argümanlarla (koordinatlar?) Ve seviyelerle ayrıklaştırılmasının sonucu olduğu sonucuna varıyoruz. (Nerede ve ne kadar ve her şey ayrıktır) Örnekleme adımlarının Δ 1 olduğu açıktır. , Δ 2, örnekleme hatası ihmal edilebilecek kadar küçük seçilmelidir ve dijital gösterim, görüntü hakkındaki temel bilgileri muhafaza eder.

Örnekleme ve niceleme adımı ne kadar küçük olursa, bilgisayarın belleğine o kadar fazla görüntü verisi kaydedilmesi gerektiği unutulmamalıdır. Bu ifadenin bir örneği olarak, bir dijital optik yoğunluk ölçer (mikrodensitometre) kullanılarak belleğe girilen 50 × 50 mm'lik bir slayt üzerindeki bir görüntüyü ele alalım. Giriş üzerine, mikrodensitometrenin doğrusal çözünürlüğü (uzaysal değişkenlerde ayrıklaştırma adımı) 100 mikron ise, o zaman iki boyutlu bir piksel boyutu dizisi n 2 = 500 × 500 = 25 ∙ 10 4. Adım 25 mikrona düşürülürse, dizinin boyutu 16 kat artacak ve miktarı n 2 = 2000 × 2000 = 4 ∙ 10 6. 256 düzeyde niceleme kullanarak, yani bulunan pikseli bir bayt ile kodlayarak, ilk durumda kayıt için 0,25 megabayt bellek ve ikinci durumda 4 megabayt gerektiğini bulduk.

Önceki bölümde, sürekli iki boyutlu bir alanda lineer uzamsal olarak değişmeyen sistemleri inceledik. Uygulamada, sınırlı boyutlara sahip ve aynı zamanda ayrık noktalar kümesinde sayılan görüntülerle uğraşıyoruz. Bu nedenle, şimdiye kadar geliştirilen yöntemlerin bu alanda da uygulanabilmesi için uyarlanması, genişletilmesi ve değiştirilmesi gerekmektedir. Dikkatli düşünmeyi gerektiren birkaç yeni nokta da ortaya çıkıyor.

Örnekleme teoremi, sürekli bir görüntünün hangi koşullar altında ayrı bir değer kümesinden doğru bir şekilde yeniden oluşturulabileceğini söyler. Uygulanabilirlik koşulları karşılanmadığında ne olduğunu da öğreneceğiz. Bütün bunların görsel sistemlerin gelişimi ile çok ilgisi var.

Frekans alanına geçiş gerektiren teknikler, kısmen ayrık Fourier dönüşümünün hızlı hesaplanması için algoritmalar nedeniyle popüler hale geldi. Bununla birlikte, bu yöntemler periyodik bir sinyalin mevcut olduğunu varsaydığından dikkatli olunmalıdır. Bu şartın nasıl karşılanabileceğini ve ihlalin nelere yol açacağını tartışacağız.

7.1. Görüntü boyutlarını sınırlama

Uygulamada, görüntülerin her zaman sonlu boyutları vardır. Genişliği ve yüksekliği I olan dikdörtgen bir görüntü düşünün. Artık Fourier dönüşümünde sonsuz limitlerde integral almaya gerek yok:

İşlevi geri yüklemek için tüm frekansları bilmemize gerek olmaması ilginçtir. Bunun ne zaman zor bir kısıtlama olduğunu bilmek. Başka bir deyişle, görüntü düzleminin yalnızca sınırlı bir alanında sıfır olmayan bir fonksiyon, bu özelliğe sahip olmayan bir fonksiyondan çok daha az bilgi içerir.

Bunu doğrulamak için, ekran düzleminin belirli bir görüntünün kopyalarıyla kaplandığını hayal edin. Başka bir deyişle, imajımızı her iki yönde de periyodik olan bir fonksiyona genişletiyoruz.

İşte x'i geçmeyen en büyük tam sayı. Böyle bir çoğaltılmış görüntünün Fourier dönüşümü şu şekildedir:

Alıştırmada uygun şekilde seçilmiş yakınsama faktörlerinin kullanılması. 7.1 kanıtlanmıştır ki

Buradan,

buradan ayrık bir frekans kümesi dışında her yerde sıfıra eşit olduğunu görüyoruz. Bununla birlikte, işlev, ilgili alanın basit bir kırpılmasından elde edilir. Bu nedenle, geri yüklemek için sadece herkes için bilmemiz yeterlidir.Bu sayılabilir bir sayı kümesidir.

Periyodik fonksiyonun dönüşümünün ayrık olduğu ortaya çıkıyor. Ters dönüşüm bir dizi olarak temsil edilebilir, çünkü

Bunu doğrulamanın başka bir yolu, bir fonksiyonu, pencerenin içinde olan bazı fonksiyonları keserek elde edilen bir fonksiyon olarak düşünmektir. Başka bir deyişle, burada pencere seçimi işlevi aşağıdaki gibi tanımlanır.

Görüntü ve sesin analog ve ayrık sunumu

Bir kişi, bilgileri görüntü biçiminde (görsel, ses, dokunsal, tat ve koku alma) algılayabilir ve saklayabilir. Görsel görüntüler, görüntüler (çizimler, fotoğraflar vb.) şeklinde kaydedilebilir ve ses görüntüleri kayıtlara, manyetik bantlara, lazer disklere vb. kaydedilebilir.

Grafikler ve ses dahil olmak üzere bilgiler şu şekilde sunulabilir: analog veya ayrık biçim. Analog gösterimde, fiziksel bir nicelik sonsuz bir değerler kümesi alır ve değerleri sürekli değişir. Ayrık bir gösterimde, fiziksel bir nicelik sonlu bir değerler kümesi alır ve değeri aniden değişir.

Analog ve ayrık bilgi gösterimine bir örnek verelim. Vücudun eğimli bir düzlemdeki ve bir merdiven üzerindeki konumu, X ve Y koordinatlarının değerleri ile belirlenir. Bir vücut eğik bir düzlem boyunca hareket ettiğinde, koordinatları sonsuz bir sürekli değişen değerler kümesi alabilir. belirli bir aralıktan ve bir merdiven boyunca hareket ederken, yalnızca belirli bir değerler kümesi ve aniden değişiyor (Şekil . 1.6).

Grafik bilgilerinin analog temsiline bir örnek, örneğin rengi sürekli değişen bir boyama tuvali ve ayrık - bir mürekkep püskürtmeli yazıcı kullanılarak basılmış ve farklı renklerde ayrı noktalardan oluşan bir görüntü olabilir. Ses bilgisinin analog depolanmasına bir örnek, bir vinil kayıttır (ses izi sürekli olarak şeklini değiştirir) ve ayrık depolama, bir ses CD'sidir (ses izi farklı yansıtıcılığa sahip alanlar içerir).

Grafik ve ses bilgilerinin analogdan ayrık forma dönüştürülmesi, örnekleme yani sürekli bir grafik görüntüyü ve sürekli (analog) bir ses sinyalini ayrı öğelere bölmek. Örnekleme sürecinde kodlama gerçekleştirilir, yani her bir öğenin kod şeklinde belirli bir değere atanması.

Örnekleme sürekli görüntü ve sesin kodlar halinde bir dizi ayrık değere dönüştürülmesidir.

Düşünülecek Sorular

1. Grafik ve ses bilgilerini sunmanın analog ve ayrık yollarına örnekler verin.

2. Örnekleme sürecinin özü nedir?