Вопрос 14. Принцип оцифровки изображения. Режимы цветопередачи при оцифровке изображения. Понятие интерполяционного повышения разрешения. Три основных способа интерполяции. Twain.

Принцип оцифровки изображения:

Свет----CCD----ADC----PC

Аналоговый сигнал Цифровой сигнал

CCD – charge coupled device – ПЗС – прибор с зарядовой

ADC – АЦП – Analog to digital convector

Оптическое разрешение показывает сколько пикселей сканер может считать на квадратный дюйм.

Dpi – dots per inch

Для черно-белого штрихового технического изображения (штрих-код) вполне достаточным качеством является черно-белое сканирование с разрешением 300-400 dpi

Повышение разрешения слабо влияет на результат

Понижение сказывается на качестве распознавания, и качестве перевода растрового изображения в векторное.

Среди производителей сложилась практика указывать не физическое расположение, а интерполяционное. Интерполяция – способ программного увеличения разрешения изображения.

Сильно увеличенные картинки выглядят размытыми или зубчатыми в зависимости от способа интерполяции.

3 Основные способа интерполяции:

1. nearest neighbour – ближайший сосед

для добавляемого пикселя берется значение соседнего с ним

2. bilinear – удлинение

для добавляемого пикселя берется среднее цветовое значение из пикселей с каждой стороны от него

3. bicubic

для добавляемого пикселя берется среднее цветовое значение из группы соседних пикселей, способы бикубической интерполяции отличаются диапазоном соседних пикселей и алгоритмом усреднения.

Новые образцы сканеров кодируют цвет не в традиционных 24-х битах, а в 32. Затем в соответствующей программе обработки сканируемого изображения производится усреднение оттенков и сохраняется 24-битное изображение.

Режимы цветопередачи:

1. монохромный line art – один бит на пиксель

2. полутоновой halftone – каждой точке сопоставляется матрица черных и белых точек

3. шкала серого gray scale – в каждой точке измеряется уровень серого и полученное значение кодируется в определенном диапазоне.

4. Полноцветный

Работу со сканерами и цветовыми камерами обеспечивает драйвер TWAIN – toolkit without aninteresting name – этот стандарт был разработан совместно фирмами Hewlett – Packard, Kodak, Aldus, Logitech, Caere и предназначен для универсальной передачи данных от устройства к любой программе обработки изображения или издательской системе.

Большинство драйверов twain предоставляет следующие возможности:

1. Предварительное сканирование – быстрое получение изображения с разрешением 25-30 dpi

2. Возможность интерактивного выбора сканируемого фрагмента

3. Управление режимом и настройками цветопередачи

Вопрос 15. Составные части стандарта mpeg-2. Внутрикадровое и межкадровое сжатие. Отличия mpeg и m-jpeg. Процесс сжатия видеосигнала в mpeg-2.

Стандарт MPEG-2

Составные части:

1.Системные – описывает форматы кодирования для мультиплексирования видео, аудио и другой информации, комбинирование нескольких потоков данных для хранения и передачи .

Функции: Синхронизация нескольких сжатых потоков при воспроизведении. Объединение нескольких сжатых потоков в единый. Инициализация потоков для начала воспроизведения. Обслуживание буфера. Определение временной шкалы

2.Видео – описывает кодированный битовый поток для высококачественного цифрового видео, MPEG-2 является совместимым расширение с MPEG-1, он поддерживает через строчный видео формат и содержит средства для поддержки твч – телевидение высокочастотное

3.Аудио – декларирует поддержку по 5и полных широкополосных каналов плюс дополнительные низкочастотный канал и до 7-­‐и многоязычных комментаторских каналов, также декларируется до половины частот дискретизации при передаче информации на скоростях 64 кб/с и ниже

Для сжатия видеоданных совместно применяется 2 подхода:

1.Внутрикадровое intraframe compression

2. Межкадровое сжатие interframe compression

Внутрикадровое – использует алгоритмы jpeg, при межкадровом – задаются опорные кадры, а последующие предыдущие вычисляются на их основе. Наравне с термином MPEG используется M-JPEG (motion JPEG) – отличие в том, что M-JPEG – последовательность кадров, закодированных независимо друг от друга в JPEG , а MPEG – кодирование потока кадров, использующее взаимное сходство с соседним кадром.

Процесс сжатия видео сигнала:

1. Аналого-цифровое преобразование;

2. Предварительная обработка;

3. Дискретное косинусное преобразование;

4. Квантование ;

5. Интративное кодирование по Хаффману.

Предварительная обработка включает в себя:

1. Удаление из будущей информации, то есть сжатие последовательностей идентичных пикселей;

2. Преобразование через строчного формата прогрессивнее;

3. Преобразование сигналов цветностей RGB в цвета разностные сигналы и сигнал яркостей(YUV);

4. Достройка изображения до длины и ширины, кратных 16;

5. Преобразование из формата цветности 4:4:4 в формат 4:2:2(горизонтальная передискретизация цветоразностных компонентов)или в 4:2:0(горизонтальная и вертикальная передискретизация цветоразностных компонентов).

В исходно формате 4:4:4 для каждого макроблока 16 на 16 пикселей каждая компонента YUV представляется 4 блоками 8 на 8 пикселей. В формате 4:2:0 объем данных сокращается вдвое, то есть вместе 12 блоков используется 6, при этом яркость хранится в виде исходных 4 блоков, а каждая их остальных двух компонент хранится одним блоков 8 на 8, где каждый пиксель хранит усредненный показатель 4 соседних пикселей. В формате 4:2:2 каждый пиксель цветоразностных компонент представляет собой усредненное значение двух соседних по горизонтали пикселей. При обработке каждого макроблока находится векторы движения, позволяющие предсказывать изменение изображения в последующих и в предыдущих камерах. Дискретное косинусное преобразование преобразует матрицу 8 на 8 в матрицу такой же размерности. Характерным свойством результирующей матрицы является то, что значимые величины сосредоточенные в верхнем левом ее углу, остальные значительно меньше по модулю и незначительно отличаются друг от друга. В ходе квантования выполняется почленное деление матрицы 8 на 8, полученной в результате десяти, на так называемую матрицу квантования и дальнейшее округление, в результате чего получается матрица, большинство элементов которой нулевые. Стандартный MPEG-2 определяет три типа кадров, для каждого из которых предусмотрен свой тип кодирования. Тип кадра определяет является он опорным или закодированным относительно опорного.(I,P,B-кадры)