Лабораторный практикум по курсу «Компьютерная графика и инженерная обработка изображений. GIMP. Версия № 2»
.pdfДополнительные задания (примеры)
1. Изучить возможность применения произвольного ядра для операции свертки, задавая свои коэффициенты ядра размером 3х3. Соответствующие коэффициенты для ядра размером 5х5 необходимо подготовить заранее.
2. Используяфункциюменю: Фильтры – Имитация– Класте-
ринг, исследоватьэффективность выполненияоперации кластеризациидляпредварительноподготовленныхизображений. Необходимо разработать план исследования и согласовать его с преподавателем, можно использовать в качестве темы для лабораторной работы 5 и получения «автомата».
3. Используя функцию меню: Фильтры – Визуализация – Тек-
стура, исследовать качество выполнения операции создания изображенийстекстурой ввыделенной области дляпредварительноподготовленных изображений. Необходимо разработать план исследованияисогласоватьегоспреподавателем, можноиспользовать в качестветемы для лабораторных работ 5 и 6 сцелью получения «автомата».
4.Изучить и реализовать программу вычисления границы на основе метода Собела, можно использовать в качестве темы для лабораторной работы 5.
5.Изучить и реализовать программу вычисления границы на основе метода Превитта, можно использовать в качестве темы для лабораторной работы 5.
Возможны и другие дополнительные задания, которые должны
быть интересны для тех, кто хочет претендовать на «экзамен-авто- мат». Необходимо разработать план исследованияи согласовать его с преподавателем.
Вопросы для контроля
1.Чтотакоеалгоритм свертки? Где, при каких операциях, он используется в GIMP?
2.Объясните идею алгоритмов определения краев (границ) объектов на изображении.
3.Чем отличаются алгоритмы низкочастотной фильтрации от высокочастотной?
41
4.Чем отличаются «именные» фильтры (Собел, Прэвит и пр.) друг от друга?
5.В чем особенность «курсовых» ядер свертки?
6.Что такое лапласиан? Какую задачу он решает?
7.Покажите последовательность действий в GIMP, чтобы полу-
чить хороший контур изображения типа «отвертка» или «молоток». Продемонстрируйтеи дайтеобъяснения, чтоВы делаетеи чтополучаете в результате.
Список литературы и интернет-источников
1.GIMP. Глоссарий. М., 2024. URL: https://docs.gimp.org/ru/glossary.html (дата обращения: 18.10.2024).
2.GNU. Image Manipulation Program. Руководство пользователя. 2024. URL:https://docs.gimp.org/2.10/ru (дата обращения: 18.10.2024).
3.Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. сангл. В 2-х кн. М.: Мир, 1982 (Pratt W.K. Digital Image Processing. New York: J. Wiley, 1978).
4.Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход: Пер. с
англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.
5.ГонсалесР., ВудсР. Цифровая обработкаизображений: Пер. сангл., 3-еизд. М.: Техносфера, 2012.
6.Обработка растровых изображений. М., 2024. URL:tttps://www.data4logic.net/ru/Study/ComputerGraphics/BitmapProcessing (дата обращения: 18.10.2024).
7.Фильтрация изображений. М., 2024. URL: https://studope- dia.ru/19_263430_filtratsiya-izobrazheniy.html html (дата обращения: 18.10.2024).
42
Лабораторная работа 5
ИОИ: ТЕХНОЛОГИИ ПЛАГИНОВ И СКРИПТОВ В СРЕДЕ
GIMP
Общая технология работы 5 во многом похожа на работу 3 и состоит в написании и отладкескрипта/плагина посвященного ИОИ, в отличие от работы 3, посвященной КГ. При выполнении данной работы следует, прежде всего, решить, какая цель из трех возможных Вам подходит.
1.Выполнить работупоминимуму, т.е. обычноэтоозначает, что берется какой-то готовый текст, например выбирается скрипт из библиотеки GIMP, разбирается, подключается к GIMPу, пишется ТЗ
иотчет. Все ради того, чтобы закончить данный практикум и быть допущенным к экзамену.
2.Выполнить более сложный вариант, в котором будет какая-то
модификация готового программного кода или начальная разработка плагина по одному из направлений, представленных в списке вариантов дополнительных заданий.
3. Возможно совмещение работ 5 и 6, по согласованию с преподавателем, когда студент готов сразу выполнять и разрабатывать сложный нетиповой алгоритм/метод ИОИ. Такой вопрос необходимо обсуждать с преподавателем. В случае положительного решения студенту утверждается одноТЗ на двелабораторныеработы 4 и 6, которое выполняется в качестве заключительного для данного практикума.
Необходимо обсудить и согласоватьс преподавателем: функционал алгоритма, требования к интерфейсу, набор тестов для отладки и состав отчетного материала для этой работы.
Длявыполненияработы5 рекомендуетсяиспользоватьподготовленные самостоятельно изображения.
43
Задание
1.Изучить технологию разработки плагинов и скриптов.
2.Выбрать для реализации, на свое усмотрение, технологию плагинов или скриптов.
3.Составить техническое задание (ТЗ) в виде короткого текстового файла в формате *.doc, которое высылается преподавателям на почту для его обсуждения и утверждения. В ТЗ указать: ФИО, номер группы, выбраннуютехнологию, краткоеописаниефункционального
содержания задания и теоретических основ используемых методов/алгоритмов ИОИ (функционал должен быть выбран из числа алгоритмов ИОИ), используемую библиотеку, языкпрограммирования.
4.При выборе технологии скриптов перейти к п. 5, а затем к п. 7. При выборе технологии плагинов перейти к п. 6, а затем к п. 7.
5.Изучить механизм работы и алгоритм одного из скриптов, интегрированных в GIMP. Внесите изменение в текст этого скрипта
(измените алгоритм). Перейдите к п. 7.
6. Изучить методику разработки плагинов. Разработать свой плагин в среде С/C++ или на любом другом языке. Алгоритм плагина должен быть выбран из числа алгоритмов ИОИ.
7. Написать и отладить ПО. Подготовить для тестирования несколькоподходящих изображений. Изучить и проанализировать полученные результаты работы.
8. При сдаче работы 5 необходимо представить утвержденное ТЗ, затем продемонстрировать работу вашего ПО. Необходимо ориентироваться в коде демонстрируемого ПО и отвечать на вопросы по теории использованных методов.
9. Для окончательной сдачи работы необходимо составить краткий отчет и выслать его на почту своим преподавателям. Отчет должен содержать: ТЗ, теоретическиеосновы использованныхметодов и алгоритмов, описание процедуры подключения скрипта/плагина к GIMP, пример скриншотов исходного изображения и результата, а также текст программы с большим количеством комментариев.
10. Посогласованиюспреподавателемможнозаменитьтиповое индивидуальное задание на индивидуальное, более сложное, с целью получения «автомата» по курсу КГиОИ (см. вступление к данной работе).
44
Примеры вариантов заданий
Примеры заданий являются далеко не единственными возможными заданиями для работы 5, поэтому следует разрабатывать свое задание и свое ТЗ, а приведенные далее примеры даны для оценки сложности предлагаемого Вами задания.
1.Разработать плагин-скрипт для реализации операций морфологии открытие-закрытие или другой парной операции, и исследовать его эффективность.
2.С помощью плагина выполнить выделение границ белых объектов на изображении с темным фоном или наоборот, темных – на белом.
3.Разработать плагин сосвоей модификацией метода обнаружения краев/границ объектов/областей.
4.Изучить и модифицировать алгоритм программы GIMP «Градиент изображения».
5.Исследовать свойства конкретного курсового алгоритма свертки, определяющего границы объектов.
6.Разработать плагин, который выделяет белым цветом области
изображения коричнево-оранжевого цвета (ржавчины). Самостоятельно выбрать конкретный плагин на основе своих
знанийипредставлений озадачахКГ. Рекомендуетсяучесть, чтобудетоцениватьсякаксложностьалгоритма, такиегооригинальность. Поэтому оценка за выполнение данной работы будет зависеть всего от этого и от знаний теории.
Вопросы для контроля
1.Что такое плагин?
2.Поясните технологию применения плагинов в GIMP.
3.Что такое сценарии?
4.Каким образом реализуются сценарии?
5.Какова технология подключения (обращения) к скриптам в среде GIMP?
6.Чем сценарий отличается от скрипта?
7.Чем плагин отличается от сценария?
8.Чем отличается скрипт от сценария?
45
Список литературы и интернет-источников
1.Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. с англ. В 2-х кн. М.: Мир, 1982 (Pratt W.K. Digital Image Processing. New York: J. Wiley, 1978).
2.Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.
3.ГонсалесР., ВудсР. Цифровая обработкаизображений: Пер. сангл., 3-еизд.
М.: Техносфера, 2012.
4.GNU. Image Manipulation Program. Руководство пользователя. 2024. URL:https://docs.gimp.org/2.10/ru (дата обращения: 18.10.2024).
5.Колисниченко Д. GIMP 2. Бесплатный аналог Photoshop для
Windows/Linux/Mac OS. БХВ-Петербург, 2009. 400 с. ISBN 978-5-9775-0320-4.
46
Лабораторная работа 6
ИОИ: БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ЗАДАЧИ ИОИ
Необходимо предварительно согласовать с преподавателем: функционал разрабатываемой программы, требования к интерфейсу, набор тестов для отладки и состав отчетного материала (при выполнении сложного задания на «автомат»). Этот функционал необходимо разработать в виде файла-ТЗ и использовать его в процессе выполнения и сдачи проекта. В отдельных случаях, по согласованию с преподавателем, сложное программное приложение можно реализовывать без использования среды GIMP.
Примеры вариантов заданий
Реализовать на основе технологии плагинов или сценариев одно из приведенных ниже заданий (это примеры).
1. Разработать плагин для вычисления коэффициента корреляции между двумя изображениями или их областями (много различных вариантов).
2.Разработать плагин для исследования алгоритма определения текстуры (много различных вариантов).
3.Реализовать с помощью плагина фильтр Хампеля (Hampel
filter).
Краткое описание. Фильтр Хампеля является фильтром из класса фильтров, который заменяет центральное значение в окне
данных, на значение медианы, если оно находится достаточно далеко от медианы, чтобы считаться выбросом. Этот фильтр зависит как от ширины окна, так и от дополнительных параметров настройки. Фильтр подходит для устранения шума типа «соль и перец».
4. Разработать плагин для исследования алгоритм работы с текстурой (много различных вариантов).
47
5.Разработать и исследовать алгоритм построения скелета объектов на изображении (много различных вариантов).
6.Filmstrip или аналогичное – создание короткого динамического ролика/фильма (много различных вариантов).
7.Создание или обработка 3D-изображений (много различных
вариантов).
8.Задача визуальногоконтролякачества любой конкретной продукции (много различных вариантов).
9.Предложить свой вариант задачи распознавания объектов на
изображении.
Вопросы для контроля
1.Что такое плагин?
2.Поясните технологию применения плагинов в GIMP.
3.Что такое сценарии?
4.Каким образом реализуются сценарии?
5.Какова технология подключения (обращения) к скриптам в среде GIMP?
6.Чем сценарий отличается от скрипта?
7.Чем плагин отличается от сценария?
8.Чем отличается скрипт от сценария?
Список литературы и интернет-источников
1.Прэтт У. Цифровая обработка изображений: Пер. сангл. В 2-х кн. М.: Мир, 1982 (Pratt W.K. Digital Image Processing. New York: J. Wiley, 1978).
2.Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход: Пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильямс», 2004.
3.ГонсалесР., ВудсР. Цифровая обработкаизображений: Пер. сангл., 3-еизд. М.: Техносфера, 2012.
4.GNU. Image Manipulation Program. Руководство пользователя. 2024. URL:https://docs.gimp.org/2.10/ru (дата обращения: 18.10.2024).
5.Колисниченко Д. GIMP 2. Бесплатный аналог Photoshop для
Windows/Linux/Mac OS. БХВ-Петербург, 2009. 400 с. ISBN 978-5-9775-0320-4.
48