Представление растрового изображения

1. Бинарное представление (есть -1, нет- 0) полутоновых и черно-белых (графических) изображений для обработки графических изображений - векторизация контура, выдача на печать. Упрощается цифровая обработка, т.к. числа целые двоичные 1 бит.

Бинарное представление графического изображения различается (для нас, не машины)

черное-белое (горизонтали)

: 000001110000000001100000000011011000000000

полутоновое (чем больше единиц, тем темнее)(отмывка): 0000101010101101101101101101110111011101110

Если размер пиксела сравним с элементом почернения фотослоя, то бинарное предст. соответствует аналоговому черно-белому изображению (снимку), ибо там тон определяет частота черных зерен или их размер.

2. Полутоновое 16 полутонов=2⁴ , 256 полутонов =2⁸ и т.д. Достаточно записывать только степени двойки 16 – 4 bit, 256 – 8 bit, 1024- 10 bit, 2048 градаций - 11 bit и т.д. «глубина»

т.е. на один пиксел 8 , 10, 16 бит и более (8- пол байта= A, 16- байт =2E). Например, строка изображения по пол байта: 000111122222223333399999444444422222000034355555543333

т.е. 0001 1112 2222 2233 3339 9999 4444 4442 2222 0000 3435 5555 5433.

Здесь только Целые числа. Обработка более сложная, нежели битовой карты.

3. Полутоновое цветное: надо записать полутон в каждом из трех основных цветов RGD или других цветах, насыщенность, яркость каждого цвета. Здесь требуется уже несколько байт на пиксел. Несколько целых чисел. Обработка еще более сложная.

Примечание. Матричная запись любой другой информации подобна растру: т.е. также непрерывная регулярная последовательность через равные, или функционально определяемые интервалы. Например, регулярная сетка высот. Все ее свойства аналогичны растру

Форматы записи растрового изображения (подробно в теме ФОРМАТЫ)

Существует множество форматов для записи изображения. Во-первых, в связи с тем, что разные прикладные программы обработки работают с разными форматами (другие форматы они просто “не видят”). Форматы создаются

во-первых, для удобства работы данной программы;

во-вторых, для обмена изображениями между программами (приложениями); для перевода из формата в формат;

в-третьих, для хранения изображений.

. В-четвертых, для добавления к изображению неоторой информации (ЭВОС, разное разрешение, усл.знаки и т.д.)..

В-пятых, для уменьшения объема изображения.

В-шестыз, для исключения повторяющейся части изображения (фон) на серии изображений.

Примеры форматов: PIC, BMP(bit map), TIFF (Tagged Image File Format), JPEG (Joined Picture Expert Group) , MPEG, DIB, PCX, SunRaster, GIF, BIL, BIP, TGA и десятки других POC

У нас наиболее употребительны BMP, TIFF и JPEG.

Одни форматы записывают в лоб картинку BMP, TIFF, в других JPEG предусмотрены действия для свертки (сжатия) и разворачивания изображения.

Удобства растрового изображения. Мы не будем говорить о впечатлении, наглядности, художественном восприятии. Рассмотрим удобства, доставляемые нам как техническим обработчикам снимков.

1. Хорошо измерять - наводить марку на пиксел с точностью до долей пиксела, дешифрировать, увеличивать, изменять яркость, контрастность и прочее на наблюдаемом участке изображения.

2. Выдавать на экран и на печать. Особенно полутоновое изображение.

3. Удобно редактировать картинку.

4. Позволяет высокое сжатие информации.

Сложности применения растра. 1) большой объем данных для полутонового, а тем более цветного изображения: кадр 6*6 при 2048*2048 - 4.5Mb. Обычно снимок сотни мегабайт (допустим для обработки до 4Гб? Уточнить на 2009г 8-16Гб?).

2) изображение “твердое, глухое”. Нельзя делать тематическое и геометрическое редактирование, т.е. перенести, растянуть, развернуть целиком объект или его весь тематический слой в целом. (Трансформировать по любым формулам преобразования значений оптической плотности, конечно, можно). Нельзя отобразить только запрашиваемый набор тематических слоев.

3) необходим поиск и выбор нужной информации среди множества избыточной, всей, хранящейся в полутоновом или двоичном изображении. Т.е. каждое обращение к снимку есть повторение одной и той же работы: дешифрирование, опзнавание…

ВЕКТОРНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ (пространственных данных)

Дать картинку как растр, в котором зафиксированы отдельные точки пикселы

Фиксируются отдельные характерные точки изображения. Записываются номер строки и столбца (возможно и доли пиксела в строке и в столбце столбца), т.е. пиксельные () координаты. Если задана система перехода к какой-либо системе координат, то записываются координаты этой системы: свободные, местные, пользовательские, глобальные, геодезические, географические, прямоугольные, полярные и т.д. (коэффициенты и формулы перехода от пикселов к метрике). При записи в файл вписываются любые из указанных видов координат. Могут записываться для каждой точки, а могут и для объекта в целом координаты начальной точки, координаты взаимного положения точек и пути ( формулы) перехода.

Кроме координат записываются еще различные данные. Данные записываются, если эту запись изобразить на бумаге, в виде таблицы. Таблица называется отношение, или, как говорилось раньше, реляция. (Отсюда и название реляционная БД. )

Записывается некоторый заголовок и последовательность точек.

Каждая точка есть запись= строка=кортеж

Строка этой таблицы состоит из горизонтального набора клеток. Если записано несколько точек, то клетки образуют столбцы.

Столбец этой таблицы, состоящий из вертикального ряда клеток, называется домен, атрибут.

Первая строка, в клетках которой указаны имена столбцов, атрибуты сущности (заголовки), называется поле в записи

Клетка таблицы, элемент, значение поля в записи - содержит индивидуальное значение атрибута в каждом кортеже, строке.

Тот атрибут, который присущ только этой таблице, называют ключом (первичным). Например, таблица «дороги». Ключ служит названием файла или названием слоя данных.

Число столбцов в отношении называют степенью. Текущее число кортежей (строк) в отношении называют мощностью.

Записываются плановые координаты отдельных точек и некоторые из тех атрибутов, какие могут присваиваться точке: х, у, номер, размерность, тип точки, высота z, точность.

размерность 0 -точка, 1- линия, 2- площадь(2D), 3- объем (3D)

тип точки одиночная, начальная, конечная, связующая, замыкающая, узловая. Эта характеристика может определяться положением точки в списке точек, образующих объект: первая, промежуточная, последняя из точек в списке записей.

Набор связанных точек дает примитив: полилинию, полигон, район, объем, т.е. графику пространственного объекта.

Заголовок этого набора - есть название типа объекта - оно уже определяет свойства набора, будет ли он полигоном или районом, линией сети или контуром, ограниченным объемом или скелетом.

Это очевидно: если группа точек обладает одним и тем же атрибутом, то, чтоб он не повторялся, его достаточно поставить перед этой группой точек, а если он присущ всем точкам объекта - то присвоить это свойство непосредственно типу объекта. (Структуре)

Если связь между точками есть межа, граница контура, то она ограничит район, который можно закрасить. Все, что вокруг этого района суть другие районы, смежные с этим. Их границы (точки) должны точно совпадать со смежными границами. Пустоты (разрывы) недопустимы. Изменения формы (и даже топологии: исчез или появился примыкающий объект или остров) района идут без нарушения закраски.

Если же связь между точками есть линия, то она ничего не разделяет, не связана с закрашенным районом, и изменение ее формы не влияет на фоновую закраску. Линия идет над контуром.

При векторной записи должны обеспечиваться топологические свойства:

непрерывность, гладкость, ортогональность, линейность,

смежность, примыкание (внутреннее, внешнее), пересечение, острова,

близость, последовательность удаленности.

Всегда угол есть угол, смежность от a до b , смыкание двух, трех и т. д. контуров. Остров всегда не касается границ. Пересечение всегда делит в данной пропорции. «Всегда» значит, что сохраняется при преобразованиях, не нарушающих цельность, безразрывных.

В целом это значит, что при преобразованиях , сохраняющих топологию, (1) сохраняется тип точки и тип связи, (2) не возникает точка, (3) не исчезает точка. (Если, конечно, исполнитель- редактор ее не вставит и не сотрет.) Координаты всех точек смежных контуров одни и те же для того и другого контура. Прямая остается прямой, прямой угол остается прямым, количество изгибов сохраняется.