МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Українська академія друкарства

Кафедра технології додрукарських процесів

Лабораторний практикум

з дисципліни

«Теорія цифровИх зображень»

для студентів спеціальності 8.051501

«Комп’ютеризовані технології та системи видавничо-поліграфічних виробництв»

Факультет видавничо-поліграфічних і інформаційних технологій

Курс п’ятий

ЛЬВІВ—2011

Лабораторний практикум затверджено на засіданні кафедри ТДП (протокол № 3 від 8 листопада 2010 р.).

Лабораторний практикум розробив:

доц., к.т.н. ЮЩИК Олег Володимирович

Лабораторний практикум з дисципліни «Теорія цифрових зображень» для студентів спеціальності 8.051501 «Комп’ютери­зовані технології та системи видавничо-поліграфічних виробництв».

Відповідальний за випуск в.о. завідувача кафедри ТДП, проф., к.т.н. ГУНЬКО С.М.

©Українська академія друкарства

©Ющик О.В.

ЗМІСТ

Загальні вказівки 8

Загальні вказівки 8

Лабораторна робота № 1 10

Лабораторна робота № 1 10

Ознайомлення з алгоритмічними основами побудови елементарних зображень 10

Ознайомлення з алгоритмічними основами побудови елементарних зображень 10

Рис.1.1. Зображення одиничного квадрату в першому квадранті 14

З’єднати послідовно 14

Одиничний квадрат можна отримати за допомогою чотирьох ребер 14

Тоді алгоритмічний опис буде таким 14

Зобразити послідовно ребра 14

або або 14

Лабораторна робота № 2 16

Лабораторна робота № 2 16

Алгоритми креслення відрізків растровими графічними пристроями 16

Алгоритми креслення відрізків растровими графічними пристроями 16

Рис. 2.1. Розкладення в растр відрізків прямих 16

Простий покроковий алгоритм 17

Рис. 2.2. Результати роботи простого ЦДА в першому квадранті 20

Лабораторна робота № 3 23

Лабораторна робота № 3 23

Ал­го­ри­т­ми БРЕЗЕНХЕМА кре­с­лен­ня від­рі­з­ків ра­с­т­ро­ви­ми гра­фі­ч­ни­ми при­стро­я­ми 23

Ал­го­ри­т­ми БРЕЗЕНХЕМА кре­с­лен­ня від­рі­з­ків ра­с­т­ро­ви­ми гра­фі­ч­ни­ми при­стро­я­ми 23

Рис. 3.2.­ Графі­к ­п­охибки ­в ­ал­г­оритмі­ Б­р­ез­енхема­. 24

­Ри­с­. 3.3. Б­лок­-с­хема алго­р­итму ­Б­р­езенхем­а 27

­Пр­ик­ла­д 1 27

­Р­ез­ультат­и п­ок­роково­го ви­ко­нання ­ос­но­в­ног­о цикл­у­ 27

­Ри­с­.3.4. Результат роботи алгорит­му­ Б­резенхема в пе­ршому о­ктанті 28

Рис. 3.5. Розгляд випадків для узагальненого алгоритму Брезенхема 30

Приклад 2 31

­Ри­с­. 3.3. Б­лок­-с­хема цілочисельного алго­р­итму ­Б­р­езенхем­а для всіх квадрантів 32

Лабораторна робота № 4 36

Лабораторна робота № 4 36

Алгоритм Брезенхема для генерування растрового кола 36

Алгоритм Брезенхема для генерування растрового кола 36

Рис. 4.1. Генерування повного кола з дуги в першому октанті 36

Рис. 4.4. Перетин кола та сітки растру 38

В квадратних дужках стоїть за означенням і його підставляння 39

Використання визначення приводить вираз до вигляду 41

Те саме для кроку до 42

Приклад 4.1. Алгоритм Брезенхема для кола 46

Лабораторна робота № 5 50

Лабораторна робота № 5 50

РАСТРОВА РОЗГОРТКА ЯК СПОСІБ ГЕНЕРУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ 50

РАСТРОВА РОЗГОРТКА ЯК СПОСІБ ГЕНЕРУВАННЯ ЗОБРАЖЕННЯ 50

Рис. 5.1. Простий список активних ребер. 52

Рис. 5.5. Приклади групового кодування. 57

(512  512  8  30  30)/(8 біт/байт) = 236 Мбайт 58

Рис. 5.6. Обмеження групового кодування для коротких ділянок. 59

Рис. 5.7. Маска літери при клітинному кодуванні 60

Рис. 5.8. Клітинне кодування: а) відображення, б) перенос, в) маскування 61

Рис. 5.9. Комбінації логічного АБО для сегментів відрізків 61

Рис. 5.10. Буфер кадру на зсуваючих регістрах 63

Рис. 5.11. Графічна система з буфером кадру 63

Рис. 5.12. Архітектура графічних систем з буфером кадру 64

Рис. 5.13. Система координат растру 65

Приклад 5.2. Покрокова адресація растру 66

Розглянемо піксел з координатами (4.2) растра на рис. 5.13. Тут 66

Рис. 5.14. Вибіркове стирання відрізків у буфері кадру. 67

Рис. 5.15. Оболонковий або мінімаксний тест 68

Мінімаксний або оболонковий тест 68

Вставка маски в буфер кадру 69

Рис. 5.16. Трансформовані маски літер 69

Лабораторна робота № 6 71

Лабораторна робота № 6 71

РАСТРОВЕ РОЗГОРНЕННЯ СУЦІЛЬНИХ ОБЛАСТЕЙ 71

РАСТРОВЕ РОЗГОРНЕННЯ СУЦІЛЬНИХ ОБЛАСТЕЙ 71

Рис. 6.1. Штрихування або зафарбовування контуру 71

Рис. 6.2. Прямокутна оболонка багатокутника. 72

Рис. 6.3. Растрове розгорнення суцільної області. 74

Рис. 6.4. Системи координат рядків сканування. 75

Рис. 6.5. Особливості перетинання-з рядками сканування 76

Приклад 6.1. Простий упорядкований список ребер 77

(1, 6.5), (1.5, 6.5), (1, 5.5), (2.5, 5.5), (7.5, 5.5), (8, 5.5), (1, 4.5), (3.5, 4.5), 78

Приклад 6.2. Більш ефективний упорядкований список ребер 80

Рис. 6.7. у-групи скануючих рядків для багатокутника, зображеного на рис. 6.3. 80

Приклад 6.3. Упорядкований список ребер разом із САР 82

Рис. 6.8. Схема зв’язного списку для багатокутника, зображеного на рис. 6.3 84

Рис. 6.8. Продовження 85

Рис. 6.9. Алгоритм заповнення по ребрах 87

Алгоритм заповнення з перегородкою 87

Рис. 6.10. Алгоритм заповнення з перегородкою. 88

Приклад 6.4. Алгоритм, який використовує список ребер і прапорець 89

Рис. 6.11. Алгоритм заповнення по ребрах і прапорцю 91

Рис. 6.12. Внутрішньо-визначена область 92

Рис. 6.13. Гранично-визначена область 93

Рис. 6.14. 4- і 8-зв’язні внутрішньо-визначені області 93

Рис. 6.15. 4- і 8-зв’язні гранично-визначені області 93

Простий алгоритм заповнення 95

Приклад 6.5. Простий алгоритм заповнення з приманкою 95

Рис. 6.16. Приманкове заповнення за допомогою простого стекового алгоритму 96

Приклад 6.6. Алгоритм заповнення з запалом для багатокутника з діркою 96

Порядковий алгоритм заповнення з приманкою 98

Рис. 6.18. Порядковий алгоритм заповнення з приманкою для багатокутника 99

Порядковий алгоритм заповнення з приманкою 100

Приклад 6.7. Порядковий алгоритм заповнення з приманкою 101

Лабораторна робота № 7 106

Лабораторна робота № 7 106

ОСНОВИ МЕТОДІВ УСУНЕННЯ СХІДЧАСТОСТІ 106

ОСНОВИ МЕТОДІВ УСУНЕННЯ СХІДЧАСТОСТІ 106

Рис. 7.1. Вибірка і спотворення при відновленні 107

Рис. 7.2. Ефекти спотворення для дрібних об’єктів 107

Рис. 7.3. Ефекти спотворення в анімаційній послідовності кінокадрів 108

Рис. 7.9. Алгоритм Брезенхема з усуненням східчастості 115

Рис. 7.10. Згортка 117

Математично ядро згортки дорівнює 117

Відображення приводить до 117

Перенос на  дає 117

Підстановка функцій і дає 118

Рис. 7.12. Усунення східчастості за допомогою відсікання 120

Лабораторна робота № 8 122

Лабораторна робота № 8 122

АПРОКСИМАЦІЯ НАПІВТОНАМИ 122

АПРОКСИМАЦІЯ НАПІВТОНАМИ 122

Рис. 8.1. Дворівневі конфігурації 2  2 123

Рис. 8.2. Дворівневі конфігурації 3  3 124

Рис. 8.3. Дворівневі конфігурації 3  2 124

Рис. 8.4. Конфігурації 2  2 з точками декількох розмірів 125

Рис. 8.5. Конфігурації 2  2 при двох бітах на піксель 126

Рис. 8.7. Розподіл похибки в алгоритмі Флойда-Стейнберга 128

Алгоритм розподілу похибки Флойда-Стейнберга 129

Алгоритм впорядкованого збудження 131