Методы кодирования графической информации

Кодирование ГИ определяется как задача преобразования визуальных изображений в форму, пригодную для ввода, хранения и обработки этой информации в ЭВМ.

Процесс кодирования ГИ в координатной сетке состоит в задании соответствия между элементами изображения в дискретных точках отсчета.

Отдельный отсчет – выборочная точка элемента изображения, наз. пикселем.

Различные методы кодирования ГИ отличаются способом задания такого соответствия. От правильности выбора метода кодирования во многом зависит и эффективность использования ГС.

Выбор метода кодирования производится на этапе проектирования ГС с учетом следующих факторов:

• Перечня и содержания функций по обработке ГИ (какие геометрические преобразования будут применены к ГИ – сдвиг, поворот, отсечение).

• Статистических особенностей класса изображения, на обработку которых ориентирована ГС (графики, рисунки, цветные изображения и т.д.).

• Формы представления ГИ в устройствах ввода, отображения и регистрации ГИ (структура данных).

Позиционные методы кодирования ги. Рецепторный метод кодирования

Визуальная информация должна с определенной степенью точности отражать состояние яркости и цвета для каждой точки зрительно воспринимаемой картины. Для представления ГИ в цифровой форме необходимо дискретизировать плоскость (пространство) и проквантовать значение яркости и цвета в каждой дискретной точке.

Такое представление ГИ наз. рецепторным, матричным или поэлементным. Метод наиболее удобно описывает процессы ввода/вывода изображений и позволяет легко установить однозначное соответствие между ГИ и его представлением в памяти ЭВМ.

Растрэлемент – элементарное поле (размером x x y) части изображения. В этом поле производятся дискретные отсчеты в двоичном коде.

а) Исходное изображение б) Рецепторная матрица

(таких матриц – три – по числу оттенков)

Полное графическое изображение содержит множество растрэлементов и может быть задано кортежем

R = {(x_i y_i), k}

Где (x_i y_i) – координаты одного растрэлемента, i=1,n

k – значение атрибутов растрэлемента.

Изменяя размеры растрэлемента можно кодировать ГИ с высокой степенью точности.

Основной недостаток метода:

– большой объем требуемой оперативной памяти для преобразования рецепторных матриц,

- большая избыточность при малом изображении на рабочем поле.

Метод тетрарного дерева

Пирамиды, или тетрарные деревья, представляют собой структуру данных, которая широко используется и в машинной графике, и в обработке изображений. Ее применение дает наилучшие результаты в случаях, когда изображение представляет собой некоторую квадратную матрицу А, размеры которой определяются некоторой степенью числа 2, скажем, 2ⁿ.

Матрицу А можно разбить на четыре квадратные матрицы: А₀, А₁, А₂, A₃, размеры которых в два раза меньше размеров матрицы А. Процесс такого разбиения можно рекурсивно повторить n раз до тех пор, пока не будет достигнут уровень выделения одного пиксела. Эти уровни можно пронумеровать, начиная с нуля, которым обозначается изображение в целом, вплоть до n, соответствующего отдельным пикселам. Каждый выделяемый квадрат можно пометить одним из четырех символов — О, 1, 2 или 3, приписываемых посредством конкатенации к метке породившего его квадрата. В результате отдельные пикселы будут снабжены метками, состоящими из n символов.

Эту конструкцию можно представить в виде дерева, вершины которого соответствуют отдельным квадратам. Вершины дерева соединяются, если квадрат, соответствующий одной из них, непосредственно содержится в квадрате, соответствующем другой.

Корень дерева соответствует изображению в целом, листья — отдельным пикселам, а все остальные вершины характеризуются степенью исхода, равной 4. Дерево такого вида обычно называют деревом четвертой степени или тетрарным деревом. Такое дерево изображено на Рис.

000 001 002 003 010 011 012 013 020 021 022 023 030 031 032 033

Рис. Тетрарное дерево

В Таблице приведена система адресации для изображения размером 8 х 8

0 00 00	001	0 01 10	011
002	003	012	013
0 02 20	021	0 03 30	031
022	023	032	033

В Таблице адресов квадратов первый разряд означает вершину первого уровня, второй разряд – вершину второго уровня и т.д.

Поскольку k-ый уровень разбиения состоит из 4-х квадратов, то общее число вершин дерева равно:

W = 4^k  4/3*4^N , где N – число уровней разбиения.