10. Цифровой фотоснимок и его атрибуты.

Г рафическая интерпретация цифрового снимка.

Димкретизацию сигнала (фотоснимка) можно интерпретировать как его разделение на элементарные участки-пикселы. В пределах пиксела значение оптической плотности всех точек принимается одинаковым. Пиксел (pixel-сокращение от англ слов Picture element). Атрибутами пиксела являются его оптическая плотность ΔD и размер (длина стороны l). Цифровой снимок-матрица,элементами которой являются коды оптических плотностей пикселов, т.е.D=[M*N]

Атрибутами цифрового снимка являются:оптическая плотность каждого пиксела (задается в явной форме); координаты пиксела (задаются неявно – номерами строк и столбцов матрицы цифрового снимка); размер пиксела; количество разрядов кодирования (глубина цвета); формат и размер файла.

11. Фотограмметрические сканеры и их возможности.

ФГС предназначены для высокоточного сканирования фотоснимков с целью их дальнейшей фотограмметрической обработки. ФГС имеют планшетную конструкцию.

ФГС должен обеспечивать: необходимое геометрическое разрешение (оценивается размером пиксела,с которым возможно сканирование). Современные ФГС должны обеспечивать размер пиксела,начиная от 8-10 мкм до 100-120 мкм с промежутками установки 8 мкм и более. Точность позиционирования должна составлять 0,25-0,5 размера пиксела. При геометрическом разрешении 8 мкм точность позиционирования составит 2-4 мкм.

Диапазон оптических плотностей,преобразование которых должны обеспечивать ФГС. ФГС должен обеспечивать сканирование ч\б снимков в диапазоне 0,1-2,2 D и 0,1-3,2 D-цветных фотоснимков.

Количество уровней квантования (требуется,как правило,10-12 бит\пиксел). Однако такой высокий уровень квантования оправдан при низком уровне шума,что трудно обеспечить технически. Поэтому аппаратные и вычислительные средства ФГС обеспечивают уровень квантования 8 бит\пиксел, по-иному, преобразлованное в цифровую форму фотоизображение представляется 256 уровнями серого цвета.

ФГС выпускаются многими фирмами (Лейка, К.Цейсс, Интерграф и др).

12. Сканирование ФС. Понятие о дискретизации сигналов.

Сканирование фотоснимков – это процесс перевода ФС из аналоговой формы в цифровую. При сканировании аналоговый сигнал должен подвергнуться трем операциям: дискретизации, квантованию и кодированию.

Дискретизация – «разделение фс на элементарные участки», то есть на пиксели. В пределах элементарного участка (пикселя) значение оптической плотности (можно считать, что оптическая плотность – почти то же самое, что цвет) всех точек принимается одинаковой. Главные атрибуты пикселя – оптическая плотность и размер, или длина стороны.

Теперь представим процесс сканирования: каретка сканера едет с постоянной скоростью над снимком и через равные промежутки времени dt записывает уровень отраженного от снимка сигнала, то есть оптическую плотность. Тогда длина пикселя l равна dt*v, где v – скорость сканирования.

Графически сущность дискретизации можно показать следующим образом:

К расная линия – исходный непрерывный аналоговый сигнал. Синяя – то, что получается после дискретизации, т. е. дискретный сигнал, состоящий из равных отрезков.

Количество пикселей будет зависеть от выбранного шага дискретизации. Заметим, что при дискретизации у нас получается столько различных оптических плотностей, сколько у нас пикселей.

Кратко и просто: дискретизация – разбиение изображения на пиксели. Из непрерывного сигнала делают дискретный. Каждый отрезочек дискретного сигнала представляет один пиксель. Все пиксели одного размера и каждый имеет свою оптическую плотность. Плотностей столько, сколько пикселей.

13. Сканирование ФС. Понятие о квантовании и кодировании дискретных сигналов.

Сканирование фотоснимков – это процесс перевода ФС из аналоговой формы в цифровую. При сканировании аналоговый сигнал должен подвергнуться трем операциям: дискретизации, квантованию и кодированию.

После первой операции – дискретизации, каждый пиксель имеет свою оптическую плотность. Всего оптических плотностей на снимке столько, сколько есть пикселей. Теперь нужно превратить наш дискретный сигнал в цифровой. Для этого необходимо оптические плотности представить числами ограниченной разрядности (потому что компьютер оперирует числами ограниченной разрядности). Делается это следующим образом:

• весь диапазон амплитуд сигнала разбивается на некоторое количество уровней

• каждый пиксел относят к определенному уровню квантования с округлением – то есть принимают значение его оптической плотности к «середине» того уровня, в пределах которого эта плотность лежит

• каждый из уровней кодируется комбинацией нулей и единиц, таким образом сигнал становится цифровым, а фотоснимок – последовательностью пикселей, плотность каждого из которых обозначена определенным числом.

Г рафическое представление квантования – на рисунке выше сигнал, изображенный синими отрезками квантуется на четыре уровня, заключенные между серыми полосами. Уровни получились в результате деления на равные промежутки амплитуды сигнала. В результате квантования получился сигнал, изображенный красным.

Кратко и просто: до квантования у каждого пикселя есть своя оптическая плотность (цвет). То есть, у нас на снимке столько разных оптических плотностей, сколько и пикселей. А мы хотим сделать какое-то определенное количество оптических плотностей. Поэтому разбиваем амплитуду сигнала на требуемое количество групп, и каждое значение округляем до среднего значения в группе – это и есть квантование.