16.4.Цветовое кодирование черно-белых изображений

При наблюдении за объектом с помощью ТВ системы оператору часто приходится проводить сравнительную оценку яркостей различных участков изображения. Визуально, без специальных приспособлений, оператор способен идентифицировать не более трех-четырех градаций яркости. Увеличение числа градаций яркости достигается цветовым кодированием амплитуды видеосигнала. Применение цветового кодирования вдвое увеличивает различительную способность оператора, снижает его утомляемость, сокращает время зрительного поиска. Содержащаяся в изображении информация не увеличивается, но благодаря лучшему согласованию его параметров с особенностями зрения, возможности и резервы зрительной системы человека используются более эффективно. Осуществляя цветовое кодирование черно-белых изображений, мы тем самым повышаем контраст и его визуальную информационную емкость.

Цветовое кодирование (контрастирование) успешно применяется в ТВ устройствах, системах медицинской рентгенодиагностики, системах анализа аэрофотоснимков и др.

Сущность метода цветового кодирования заключается в преобразовании монохромного изображения в цветовое, по признакам, отражающим определенные свойства изображение.

Правильное кодирование превращает очень сложную задачу распознавания образов в простую и доступную.

В различных направлениях современной науки применяются растровые

электронные микроскопы (РЭМ). Их используют для получения различной информации о структуре и физических свойствах исследуемого объекта. РЭМ обеспечивает возможность локального элементного анализа вещества, что не позволяет сделать оптический микроскоп. Качественный анализ распределения химических элементов с различными атомными номерами проводится, в основном, в режимах рентгеновского излучения, катодолюминисценции, а также при регистрации отраженных электронов. При наблюдении за отраженными электронами с помощью ЧБ изображения, практически невозможно идентифицировать элементы с малоотличающимися атомными номерами. Но при использовании цветокодирования, на два-три порядка увеличивается число информативных цветов и оттенков различаемых глазом и проблема легко решается.

Цветовое кодирование применяется так же в медицине, конкретно в ренгенодиагностике, с помощью цветокодирования можно в несколько раз увеличить количество информации о состоянии внутренних органов человека при минимальном ренгеновском облучении.

В геологии при количественно-минеральном анализе горных пород, определение процентного состава заданного минерала в образце, сводится к подсчету площади, окрашенном цветом, который хароактеризует искомый минерал и т.д.

Цветовое кодирование черно-белого (ЧБ) изображения повышает визуальную информационную емкость исходного изображения.

Цветовое кодирование монохромных ТВ изображений в условные цвета находит все более широкое применение в различных областях науки и техники.

Для улучшения информационных характеристик телевизионных (ТВ) устройств и систем обработки изображений широкое распрост­ранение получили псевдоцветовые методы отображения. Цветом ко­дируют амплитуду видеосигнала, пространственные частоты изоб­ражения, свойства отображаемых объектов или их динамику. Амплитудное цветовое кодирование (АЦК) используют для увеличения числа визуально различимых градаций яркости. Изменению яркости монохромного изображения тем или иным образом ставят в соответ­ствие изменение цвета. Тем градациям яркости исходного изображения, которые оператор не в состоянии различить, присваиваются легко отличимые цвета. Обработанное таким образом изображение частично сохраняет свою наглядность.

Окрашивая составляющие отдельных диапазонов пространственных частот изображения различными цветами, получим частотное цветовое кодирование. При этом улучшается восприятие мелких деталей и облегчается анализ текстур.

Кодирование цветом воспроизводимых на изображении объек­тов используется, например, в системах обработки видеоинформации с помощью ЭВМ. Цветом маркируют также возраст и поро­ды лесных массивов, геологические образования и др.

В растровой электронной микроскопии кодируют цветом химический состав и динамику микрообъектов потен­циального рельефа.

Наиболее распространенным в настоящее время являются преобразователи черно-белых ТВ сигналов, использующие амплитудное разделение или квантование сигналов с последующим формированием цветного изображения на экране цветного кинескопа. В зависимости от способа формирования цветных сигналов, модулирующих токи лучей кинескопа, все эти устройства подразделяются на аналоговые и дискретные.

Цветные преобразователи аналогового типа имеют три выхода, соответствующие трем каналам одновременной системы цветного телевидения (ЦТ), а величина сигнала на каждом выходе определяется мгновенным значением напряжения видеосигнала. Скорость изменения цвета в таких устройствах пропорциональна длительности нарастания входного видеосигнала.

Повышение цветового контраста элементов преобразованного изображения в устройствах с дискретными преобразователями осуществляется путем квантования входного сигнала по амплитуде и кодирования выходных цветовых сигналов на основе двоичного кода.

Существуют также смешанные способы преобразования черно - белого изображения в цветное, объединяющие аналоговый и дискретный методы, например, применение квантования сигнала на ряд уровней с аналоговым преобразованием внутри каждой выборки.

Принцип построения аналоговых устройств является более простым, однако, здесь имеются трудности распознавания слабо отличающихся по контрасту деталей изображения, которые в таком устройстве окрашиваются в близкие цветовые оттенки.

Дискретные устройства, обладающие худшей разрешающей способностью из-за ограниченного числа уровней квантования видеосигнала, значительно более чувствительными к шумовым и импульсным помехам, но зато способны обеспечить резкое различие цветовых оттенков элементов, соответствующих соседним уровням яркости, позволяют легко изменять алгоритм кодирования и вести обработку сигнала с помощью ЭВМ.

Преимущество дискретного метода заключается в строгой привязке уровня видеосигнала к определенному максимально насыщенному цвету. Наибольшее число уровней дискретизации и высокая цветовая контрастность границ позволяет оператору легко различать цвета и сохранять в памяти соответствующие им яркости.