4.9. Обработка изображений
4.9.1. Средства обработки изображений
Обработка изображений, в частности полученных от цифровых фотокамер и сканеров, обычно выполняется с помощью специализированных программных средств, таких, как графические редакторы Paint, Ulead Photoimpact, PhotoShop, Corel DRAW и др. В них профессионально реализованы многие математические методы обработки изображений. Их можно применять, ничего не зная о сути этих методов, - так же, как можно пользоваться телевизором, не разбираясь в радиотехнике.
П
ример
работы в среде графического пакета
CorelDRAW
10 дан на рис. 4.45. Из информационного окна
в правом верхнем углу видно, что в сжатом
вейвлет-формате файл занимает на диске
около 220 Кбайт, а в памяти разворачивается
до 2,2 Мбайт. Кстати, качество графических
файлов в этом формате заметно выше, чем
в других графических форматах.
Рис. 4.45. Работа с файлом вейвлет-формата WI в среде графического редактора CorelDRAW 10
Однако почти всегда при серьезной работе с графикой возникают задачи, в ходе решения которых необходимо знать суть применяемых методов и даже уметь самостоятельно реализовать некоторые из них. В этом могут помочь системы компьютерной математики, которые делают применение методов обработки изображений наглядным и доступным, хотя по эффективности работы с изображениями они заметно уступают специализированным графическим пакетам.
4.9.2. Обработка монохромных изображений
Система Mathcad в любом варианте поставки с помощью функции READBMP позволяет считывать монохромные изображения, представленные файлами с расширением .BMP. Эта функция возвращает матрицу, которая определяется размером рисунка. Каждый элемент возвращаемой матрицы соответствует пикселю исходного изображения и имеет значение кода плотности черного цвета от 0 до 255.
Н
ад
матрицей изображения могут выполняться
все доступные для матриц преобразования.
Например, можно получить матрицу M1,
дающую негативное изображение (на рис.
4.46 в центре):
.
Рис. 4.46. Работа с монохромным изображением
С помощью функции submatrix можно из матрицы выделить подматрицу S меньшего размера, например: S := submatrix(M,60,160,50,150). Этот случай обработки изображения (вырезание части изображения) представлен на рисунке справа.
4.9.3. Обработка цветных изображений
Д
ля
построения цветных изображений
используетсяметод разложения рисунка
на составляющие цветовой модели RGB. При
нем изображение представляется суммой
трех составляющих с красным (Red), зеленым
(Green) и синим (Blue) цветами. Соответственно
функция READRGB
обеспечивает считывание цветных
изображений из файлов формата BMP и
возвращает встроенный массив D,
содержащий три монохромных изображения,
представляющих яркости трех указанных
цветов (рис. 4.47).
Рис. 4.47. Пример обработки цветного изображения
С помощью функции submatrix несложно выделить из матрицы D три матрицы rc, rg и rb, несущих информацию отдельно по каждому из трех цветов. После этого можно обрабатывать их по заданному алгоритму. Такая обработка возможна и в процессе задания подмассивов. Так, на рисунке подмассив красного цвета получен возведением каждого элемента массива D в степень 1.25. Если код интенсивности цвета какого-то элемента массива становится больше 255, из него вычитается число 256. Таким образом, происходит «внезапное» резкое изменение цвета, создающее при суммировании массивов характерное, напоминающее интерференцию изменение цвета красного пятна в центре синтезированного рисунка, как показано в левом нижнем углу рисунка (к сожалению, черно-белого).
Разумеется, приведенный пример носит исключительно учебный характер и призван продемонстрировать математические основы обработки цветных изображений. Реальная обработка таких изображений всегда ведется с помощью профессионально ориентированных на это программных средств, таких, как CorelDRAW, PhotoShop, Ulead PhotoImpact и др. Они позволяют выполнять множество операций над рисунками, не задумываясь об их математической сути. Но она принципиально важна при создании новых таких операций.