2) Выделение границ (контуров) объектов наблюдения в полутоновых и бинарных изображениях
Для определения нормы градиента в точках изображения с целью последующего выделения границ и контуров объектов наблюдения используются дифференциальные алгоритмы.
Процедуре выделения границ (контуров) изображений объектов должен предшествовать этап определения нормы градиента для всех точек исходного массива Gi,j. После этого границы объекта могут быть найдены следующим образом.
В качестве первого этапа осуществляется выбор координат точек изображения, для которых значения нормы градиента превышают установленный порог
i,j
.ωгр,
если Gi,j
≥ D ,
где: i,j ∈ ωгр.– множество координат точек, принадлежащих области изображения вблизи границ объекта; D – пороговое значение нормы градиента.
В результате дополнительного анализа в окрестностях каждой из точек с координатами i,j ωгр. должны быть оставлены только две, непосредственно прилегающие к данной точке. Эти две точки могут быть выбраны среди других предполагаемых контурных точек (например, точек с координатами i ± 1, j ± 1) по признаку максимального значения нормы градиента. В крайнем случае, если этому признаку удовлетворяют более двух прилегающих точек, должны быть выбраны две любые точки, например, первые из числа рассматриваемых. Это, хотя и может в конечном итоге привести к незначительным погрешностям в определении координат контурных точек, но позволит избежать более существенных аномальных ошибок, связанных с искажением формы и с очень значительными погрешностями при вычислении периметра объекта.
В частном случае, при обработке бинарных изображений, то есть изображений, каждый элемент которых может принимать одно из двух значений «0» или «1» («чёрное» или «белое»), процедура выделения границ объектов существенно упрощается и может быть сведена к простым логическим операциям
&
или
&
Здесь
i,j
ωгр. – координаты точек, принадлежащих
границам объектов; a,b – возможные
значения функции Ei,j («0» или «1»);
& и
–символы логических операций «И» и
«ИЛИ» соответственно.
Цифровые методы обработки видеоинформации
3) Цифровой видеосигнал высокой четкости. Особенности аналого-цифрового преобразования
Телевидение высокой чёткости (HDTV), телевидение в высоком разрешении — набор стандартов телевизионного вещания высокого качества, основанные на современных стандартах разложения изображения, значительно превышающих по разрешающей способности телевидение стандартной чёткости, и использующие новейшие цифровые стандарты кодирования цвета и звука. Кроме того, в телевидении высокой четкости для передачи изображения и звука применяются исключительно цифровые технологии, основанные на сжатии потока видео- и звуковых данных.
Построчная развёртка - для отображения, передачи или хранения движущихся изображений все строки каждого кадра отображаются последовательно. Для передачи требует почти вдвое большая полоса пропускания, чем для передачи такого же видео с чересстрочной разверткой. Но существуют и значительные преимущества.
- Отсутствие визуальных искажений, в виде мерцаний на движущихся объектах, часто называемых «гребенкой», обычно связанных с чересстрочной разверткой; -Нет необходимости применять сглаживание видеоизображения для устранения мерцаний и гребенки, тем самым вносить искажения; -Видеоизображение можно масштабировать до большего разрешения быстрее и качественнее, в сравнении с таким же видео с чересстрочной развёрткой; -Кадр не имеет разбиения на два поля, поэтому может быть сохранен как отдельная фотография.
Чересстрочная развёртка - каждый кадр разбивается на два полукадра, составленные из строк, выбранных через одну. В первом развёртываются и воспроизводятся нечётные, во втором — чётные, располагающиеся в промежутках между строками первого поля. После окончания развёртки второго поля луч возвращается в точку, соответствующую началу развёртки первого поля, и т.д. Применяется для ускорения вывода изображений при ограниченной полосе пропускания или ширине канала. При выводе на устройства отображения с прогрессивной развёрткой появляются мерцания, для их устранения применяются специальные алгоритмы обработки изображения.
Стандартные форматы высокой чёткости:
-720p: 1280×720, «построчная развёртка», отношение сторон 16:9, частота — 50 или 60 кадров в секунду (этот формат ТВЧ стандартный для стран-членов ЕС, в России этот формат определен как телевидение повышенной чёткости)
1080i: 1920×1080, «чересстрочная развёртка», отношение сторон 16:9, частота — 25 или 30 кадров (50 или 60 полукадров) в секунду;
1080p: 1920×1080, «построчная развёртка», отношение сторон 16:9, частота — 24, 25 или 30 кадров в секунду. В 2008 году включены в стандарты телевещания форматы 1080p50 и 1080p60 (с частотой смены кадров 50 и 60 в секунду, соответственно). Эти форматы могут использоваться оборудованием, поддерживающим стандарты H.264 на уровне 4.1 и выше.
Кроме очевидных преимуществ формата, сам способ формирования цифрового изображения высокой четкости также несет в себе существенные преимущества. Цифровой сигнал не ослабляется при передаче на расстояние, поэтому если он принимается то без искажений. Цифровой сигнал не подвержен помехам, таким как тени, «туман» или «снег». Передается же цифровой сигнал в компрессированном виде, что намного сужает требуемую полосу пропускания канала.
В цифровом телевидении применяется схема компрессии MPEG-2. Чтобы передавать цифровой сигнал по существующим каналам, изображение с разрешением примерно вчетверо выше по сравнению с обычным нецифровым компрессируется в соотношении 55:1. Но это незаметно, так как алгоритм MPEG-2, «знает», что компрессирует. В этом алгоритме используются особенности восприятия глазом оттенков цветов и движения. В каждом кадре MPEG-2 учитывает ровно столько деталей, чтобы не было заметно никаких искажений. Кроме того, шифратор сравнивает соседние кадры и передает только те участки изображения, которые изменились или переместились. В результате качественно отснятая сцена выглядит естественно. Стандарт MPEG-2 был специально разработан для кодирования ТВ сигналов вещательного телевидения. Он позволяет получить полную четкость декодированного ТВ изображения