Ответы на вопросы к экзамену / 27 Гистограммы полутоновых изображений

27. Гистограммы полутоновых изображений.

Гистограммы - важный инструмент обработки полутоновых изобр-й, который позволяет определить необходимые параметры передаточной ф-и для коррекции.

Применяются гистограммы для яркости и гистограммы для значений по каналам цветовой модели. Яркость, в первом случае, является взвешенной суммой поканальных значений.

По вертикальной оси откладываются либо значения кол-ва пикселей с заданной яркостью, либо нормированные величины, т.е. абсолютные значения делённые на общее число пикселей.

Алгоритм построения гистограммы.

1)Последовательный (подготавливается массив целочисленных счётчиков размерностью 2^n (обычно 2^8), где n – поканальная разрядность полутонов). Исходный массив заполняется нулями, затем осуществляется проход по всем пикселям растра.

Значение в ij – яркость текущего пикселя или поканальное значение, служит индексом в массиве счётчиков и по этому индексу производится инкремент значений.

Для разрядности канала>16 прямое применение такого способа неэффективно, т.к. массив счётчиков является разреженным вектором очень высокой размерности. В то же время изобр-я с такой разрядностью относятся к классу HDR и, как правило, используют представление с плавающей точкой, поэтому значение пикселя не может служить индексом в массиве.

2)Параллельный (на GPU в качестве страницы вывода устанавливается одномерный буфер. С каждым элементом этого буфера ассоциируется счётчик и поток исполнения).

Каждый поток сканирует всё изобр-е, поданное на вход в виде растрового ресурса. При этом поток с индексом I считает пиксели со значением яркости i. Эффективность такого алгоритма зависит от КЭШ-памяти. Т.к. потоки постоянно запрашивают одни и те же значения, производительность м.б. достаточно высокой. При этом высока когерентность (способность) доступа с памяти.

Необходимость применения параллельных алгоритмов заключается не столько в ускорении вычислений, сколько в ускорении т.н. round-trip, т.е. перекачивание данных между видеопамятью и системной памятью. Т.к. если растр сформирован в видеопамяти, гистограмму для него строит ЦП, то требуется «поднять» данные в системную RAM, а затем «опустить» их обратно в видеопамять.