2. Алгоритмы цифровой обработки изображений реализованные в программном модуле «Обработка изображений» .

В программе реализованы следующие алгоритмы обработки изображений.

1. Преобразование пространственно-временного сигнала в полутоновое изображение.

2. Инвертирование изображений;

3. Изменение контрастности и яркости;

4. Преобразование изображений с помощью равномерной эквализации гистограмм яркости изображений.

4. Дискретная фильтрация полутонового изображения на основе двумерной свертки;

5. Медианная фильтрация полутонового изображения.

2.1.Описание алгоритма преобразования сигнала в полутоновое изображение.

Пусть U(i,j) - исходный кадр реализаций сигнала. Здесь U(i) - реализация сигнала 1<=i<=100, 1<=j<=210. Алгоритм преобразования сигнала в полутоновое изображение состоит в построении матрицы интенсивности изображения Intens(i,j), 1<=i<=100, 1<=j<=210, и последующей ее визуализации с помощью вспомогательной матрицы GS(i,j). Каждый элемент матрицы GS(i,j), 1<=i<=300, 1<=j<=420 задает яркость соответствующего пикселя полутонового изображения. 0<=GS(i,j)<=255, где 0 соответствует минимальной яркости (черному пикселю), а 255 - максимальной яркости (белому пикселю). Исходный сигнал U преобразуется в изображение GS по следующему правилу:

MaxEl = max{1<=i<=100, 1<=j<=210} U(i,j)

MinEl = min{1<=i<=100, 1<=j<=210} U(i,j)

Koeff = max( MaxEl, abs(MinEl) )

Intens(i,j) = 255 - round((abs(U(i,j))/Koeff)*255),

GS(s,t) = Intens(i,j),

где 1<=s<=300, 1<=t<=420, i =(s div 3)+ki, j=(t div 2)+kj,

ki = 0, если (s mod 3) =0, ki = 1, иначе; kj=0, если (t mod 2) =0, kj=1, иначе.

Таким образом, каждому элементу исходного кадра сигнала U(i,j) сопоставляется прямоугольник на полутоновом изображении GS размером 2х3 пикселя. Сформированная матрица полутонового изображения записывается в файл в формате Windows Bitmap.

3.2.2. Описание алгоритмов инвертирования изображений, изменения контрастности и яркости, преобразования изображений с помощью равномерной эквализации гистограмм яркости.

Алгоритмы описанных преобразований основаны на использовании преобразования просмотровых таблиц. Просмотровая таблица (LUT - look up table) представляет собой таблицу, хранящую для каждого элемента изображения (пикселя) соответствующий код яркости Zin_ij. После преобразования изображения . каждому значению элемента исходной матрицы интенсивности сопоставляется значениеLUT таблицы .

Преобразование изображений путем манипулирования с LUT.

LUT - таблица преобразования интенсивности заданной функции. После получения необходимой таблицы каждому значению элемента матрицы интенсивности сопоставляется значениеLUT таблицы .

LUT
Zinij	Zoutij
0	*
1	*
2	*
.....	.....
.....	.....
255	*

Рис.3.8. Преобразование изображения с использованием LUT.

Приведем основные функции преобразования LUT :

Функции для получения LUT таблицы.

= ).

1. Функция для регулирования контрастности и яркости.

= +,

где = 010,= -255255.

2. Функция для получения негатива.

Ф₂ = 255 -

3. Эквализация гистограммы. (см. п. “Видоизменение гистограмм”)

Ф₃ =,

где q=[0..2], M=255, m=[0..255], h_i- отсчеты гистограммы.

Приведем алгоритмы, использующие преобразования просмотровых таблиц на псевдокоде.