МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ ТЕМИ

ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ ЦИФРОВОГО ЗОБРАЖЕННЯ І МЕТОДИ ЙОГО ПОЛІПШЕННЯ

ЗА КУРСОМ «СТЕГАНОГРАФІЯ»

Одеса ОНПУ 2015

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Затверджено

на засіданні кафедри ІУЗІС

протокол № 3 від 20 жовтня 2014 р.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ВИВЧЕННЯ ТЕМИ «ПРИНЦИПИ ПОБУДОВИ ЦИФРОВОГО ЗОБРАЖЕННЯ І МЕТОДИ ЙОГО ПОЛІПШЕННЯ»

ЗА КУРСОМ «СТЕГАНОГРАФІЯ»

для студентів спеціальності 8.04030201 — Інформатика

Одеса ОНПУ 2015

Методичні вказівки для самостійного вивчення теми «Принципи побудови цифрового зображення і методи його поліпшення» за курсом «Стеганографія» для студентів спеціальності 8.04030201 — Інформатика. / Укл. А.А. Кобозєва. — Одеса: ОНПУ, 2015. — 38 с.

Укладач: А.А. Кобозєва,

д.т.н., професор

ЗМІСТ

1. Введение…………………………………………………………………………………………….

2. Елементи зорового сприйняття людини…………………………………………………………..

3. Цифрове зображення……………………………………………………………………………….

4. Просторові методи поліпшення зображення……………………………………………………..

5. Деякі градаційні перетворення…………………………………………………………………….

6. Гістограма зображення……………………………………………………………………………..

7. Основи просторової фільтрації……………………………………………………………………

8. Перетворення Фурьє………………………………………………………………………………..

9. Основи фільтрації в частотній області……………………………………………………………

10. Моделі шуму………………………………………………………………………………………..

11. Геометричні перетворення…………………………………………………………………………

Литература………………………………………………………………………………………………..

1. Введение

Исследование идеоинформации в современном мире стремительно возрастает. Сегодня в технике практически нет ни одной области, которую в той или иной мере не затрагивала бы цифровая обработка сигналов, в частности, изображений. Здесь и различные системы мониторинга, наблюдения, технического зрения, видеотелефонии, регистрирующие и передающие огромные объемы видеоданных, и различные автономные системы, принимающие решение на основе анализа видеоинформации, и медицина, и Интернет, а также использование цифровой обработки сигналов при организации стеганографических каналов связи.

Стеганография – одно из наиболее древних и одновременно наиболее перспективных современных направлений защиты информации, особенностью которого является то, что оно не предусматривает прямого оглашения факта существования защищаемой информации. В процессе стеганографирования скрываемое сообщение, или дополнительная информация (ДИ), встраивается в не привлекающий внимание объект, или контейнер, который затем передается по открытому каналу связи. В качестве таких объектов сегодня часто используются цифровые сигналы, в частности, цифровые изображения, учитывая особенности зрительной системы человека, а также визуальную избыточность последних.

Использование цифровых изображений в качестве контейнеров требует глубокого знания процессов их формирования, анализа возможных возмущений, не приводящих к нарушению визуального восприятия, изучения и учета особенностей человеческого зрения.

2. Элементы зрительного восприятия

Хотя любая обработка изображений строится на основе математических формулировок, человеческая интуиция и анализ играют центральную роль при выборе того или иного метода среди других, и этот выбор часто совершается на основе субъективного визуального оценивания. Поэтому важно иметь представление о зрительном восприятии человека.

Рассмотрим лишь некоторые особенности человеческого зрения.

Значительный интерес представляет способность зрения различать изменения яркости. Классический эксперимент: испытуемый смотрит на плоский равномерно освещенный экран (яркость можно регулировать), такой, что он занимает все поле зрения. На это поле накладывается дополнительная яркость в форме кратковременной вспышки в области круглой формы (рис.1). Величина , где - величина приращения яркости, различаемая в 50% случаев на фоне яркости , называется отношением Вебера. График зависимости величины от изображен на рис.2.

Если поддерживать фоновую яркость постоянной, а а яркость добавочного источника варьировать не вспышками, а ступенчатым изменение яркости от неотличимого до заметного всегда, то типичный наблюдатель способен различить всего 10-20 различающихся ступеней яркости.

Известны 2 явления, которые показывают, что воспринимаемая яркость не является простой функцией истинной яркости:

• Вблизи границ соседних областей с отличающимися, но постоянными яркостями зрение человека склонно «подчеркивать» яркостные перепады, как бы добавляя несущенствующие выбросы яркости (рис.3(а)). Хотя яркость каждой из полос постоянна, мы, кроме действительно ступенчатого изменения яркости, видим характерные выбросы вблизи краев полос (рис.3(б)). Эти полосы с кажущимися изменениями яркости на краях называются полосами Маха.

• Явление одновременного контраста. Оно связано с тем фактом, что воспринимаемая яркость некоторой области не определяется просто ее яркостью (рис.4). Здесь все центральные квадраты одинаковой яркости, однако воспринимаются тем темнее, чем светлее фон.

Другим примером феномена человеческого зрения являются оптические иллюзии, в которых глаз восполняет несуществующую информацию или ошибочно воспринимает геометрические свойства объектов (рис.5).