Κείµενο - Εικόνα 2. ρ. Μαγκλογιάννης Ηλίας. Εισαγωγή

Transcript

1 Κείµενο - Εικόνα ρ. Μαγκλογιάννης Ηλίας Πανεπιστήµιο Αιγαίου Τµήµα Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστηµάτων Εισαγωγή Αδυναµία των αρχικών υπολογιστών να χειριστούν αποτελεσµατικά ήχο, εικόνες και video Καθιέρωση του κειµένου σαν το αποκλειστικό µέσο επικοινωνίας ανθρώπου-υπολογιστή Προβληµατική ηδηµιουργία πολυγλωσσικών εφαρµογών Το ζητούµενο δεν είναι η εξάλειψη του κειµένου, αλλά η αποτελεσµατική ολοκλήρωση του µεταάλλαείδη πληροφορίας. Κείµενο - Εικόνα 2

2 Αναπαράσταση κειµένου (Ι) ASCII (American Standard Code for Information Interchange) Κωδικοποίηση χαρακτήρων των 7-bits. Περιλαµβάνει είναι το λατινικό αλφάβητο και κάποια ειδικά σύµβολα. Κάθε κωδική λέξη ASCII αποθηκεύεται σε ένα byte. Οι πλεονάζοντες 28 χαρακτήρες χρησιµοποιούνται για την αναπαράσταση όχι-ascii χαρακτήρων. Αυτοίοιχαρακτήρεςµπορεί να είναι κάποια ειδικά σύµβολα ή χαρακτήρες άλλων αλφάβητων. εν έχει προτυποποιηθεί, => Ασυµβατότητες µεταξύ εφαρµογών ακόµα και της ίδιας χώρας προέλευσης. Κωδικοσελίδες (character sets) του ISO Αδυναµία του ASCII να υποστηρίξει άλλες γλώσσες πλην της αγγλικής. Υπάρχουν πρότυπα και για γλώσσες µε µη-λατινικό αλφάβητο που αναπτύσσονται σε συνεργασία του ISO µεεθνικούςοργανισµούς προτυποποίησης (256 χαρακτήρες). Κείµενο - Εικόνα 3 Unicode Χαρακτήρας => 6 bits (κωδικοσηµείο codepoint) codepoints Όλες οι γλώσσες =>2. σύµβολα Αλφάβητα που έχουν εκχωρηθεί: Λατινικό (336) Ελληνικό (44) Κυριλλικό (256) κοκ Λοιποί χαρακτήρες ιακριτικά σηµεία (2) Σηµεία στίξης (2) Σύµβολα νοµισµάτων, µαθηµατικά κοκ. Πρόβληµα µε ιδεογράµµατα Κείµενο - Εικόνα 4

3 Αναπαράσταση κειµένου (ΙΙ) Mark-up Κείµενο Μίξη του κανονικού κειµένου µε οδηγίες παρουσίασης (tags) H SGML (Standardised General Markup Language) Σε συστήµατα UNIX χρησιµοποιείται πολύ συχνά και η γλώσσα T E X η χρήση της οποίας διευκολύνεται από το σύστηµα L A T E X. οµηµένο Κείµενο Απεικονίσεις που διευκολύνουν την επεξεργασία ενός κειµένου χρησιµοποιώντας κατάλληλες για την αναπαράσταση της δοµής του κειµένου δοµές δεδοµένων. Ηypertext Το hypertext καταργεί τη γραµµικότητα, διαµερίζοντας το κείµενο σε κόµβους (nodes) που συνδέονται µεταξύ τους σχηµατίζοντας ένα γράφο. Ένας κόµβος µπορεί να είναι µια υπεξήγηση, υποσηµείωση ή ακόµακαι κάποιο άλλο σχετικό κείµενο. Χρήση ενός ειδικού προγράµµατος παρουσίασης υπερκειµένου (hypertext browser) - HTML (Hypertext Markup Language). Κείµενο - Εικόνα 5 Χειρισµός Κειµένου Πράξεις χαρακτήρων - Πράξεις συµβολοσειρών Λεξικογραφική σύγκριση, η συνένωση, αναζήτηση χαρακτήρων κλπ. Επεξεργασία (Editing) κειµένου Φορµάρισµα κειµένου Eπιβολής κάποιων χαρακτηριστικών εµφάνισης στο κείµενο Παράδειγµα: PostScript (Adobe Systems Inc.) που χρησιµοποιείται ευρέως από εκτυπωτές laser και άλλες µονάδες εξόδου υψηλής ανάλυσης. Τοπιοβασικόστοιχείοφορµαρίσµατος ενός κειµένου είναι η επιλογή των γραµµατοσειρών (fonts) µε στοιχεία: το µέγεθος, το οποίο µετριέται σε στιγµές (points=/72 inches) οι χαρακτήρες είναι έντονοι ή όχι (bold) οι χαρακτήρες είναι πλάγιοι ή όχι οι χαρακτήρες είναι υπογραµµισµένοι ή όχι συνδυασµός των παραπάνω Κείµενο - Εικόνα 6

4 Σύνθετος Χειρισµός Κειµένου Αναζήτηση Λειτουργίες αναζήτησης προτύπων. Τα πρότυπα αυτά µπορεί να είναι απλές λέξεις ή λέξεις που περιέχουν χαρακτήρες ειδικής σηµασίας (wild cards). Ανεύρεση κειµένων που αναφέρονται σε κάποιο συγκεκριµένο θέµα. Συµπίεση Η συµπίεση κειµένων δεν είναι τόσο µεγάλης σηµασίαςσεσχέσηµε την περίπτωση της εικόνας και του ήχου. Σε ειδικές,περιπτώσεις όπου γίνεται αναγκαία η συµπίεση, εφαρµόζονται οι τεχνικές αντικατάστασης προτύπων και η κωδικοποίηση Huffman. Κρυπτογράφηση Μεγάλο ενδιαφέρον κρυπτογράφηση ιάδοσης των δικτύων και την γενίκευση της χρήσης του ηλεκτρονικού ταχυδροµείου και την εισχώρηση εµπορικών εφαρµογών στο WWW. Κείµενο - Εικόνα 7 Κρυπτογράφηση Ενός Κλειδιού Κείµενο - Εικόνα 8

5 Κρυπτογράφηση ηµόσιου Ιδιωτικού Κλειδιού Κείµενο - Εικόνα 9 PGP Κείµενο - Εικόνα

6 Στατιστική Κωδικοποίηση Κειµένου Ένα παράδειγµα συµπίεσης εικόνας κειµένου µε αλγόριθµο µη απώλειας δεδοµένων. Ο αλγόριθµος εντοπίζει τις λέξεις που επαναλαµβάνονται και δηµιουργεί µια δοµή για κάθε µία. Κείµενο - Εικόνα Ψηφιακή Εικόνα - Χαρτογραφική Μια ψηφιακή εικόνα είναι µια εικόνα f(x,y), η οποία έχει διακριτοποιηθεί τόσο στις χωρικές συντεταγµένες όσο και στη φωτεινότητα. Πίνακας, οι γραµµές και στήλες του οποίου δηλώνουν τις χωρικές συντεταγµένες x και y, ενώ οι αντίστοιχες τιµές αντιπρoσωπεύουν την φωτεινότητα f. Τα στοιχεία του παραπάνω πίνακα ονοµάζονται στοιχεία εικόνας (picture elements) ή πιο σύντοµα pixels. Στην περίπτωση έγχρωµων εικόνων η συνάρτηση f διάνυσµα µε τρείς συνιστώσες. Τρία διαφορετικά βασικά χρώµατα, από τον συνδυασµό των οποίων προκύπτει το ακριβές χρώµα σε κάθε σηµείο (x,y). RGB (Red Green Blue), CMY (Cyan Magenta Yellow) κ.ο.κ. Κείµενο - Εικόνα 2

7 Οι διανυσµατικές ή ανυσµατικές (vector oriented) εικόνες ηµιουργούνται από ειδικά προγράµµατα διανυσµατικού ή γραµµικού σχεδίου. Αποτελούνται από ένα σύνολο γραµµών και γεµισµάτων τα οποία, αφού συνενωθούν, δίνουν την αίσθηση της συµπαγούς εικόνας Βασίζονται σε ειδικά µαθηµατικά µοντέλα σχεδίασης υνατότητα µεγέθυνσης της εικόνας χωρίς παραµορφώσεις. Μικρότερο µέγεθος αρχείου υνατότητα ευκολότερης επεξεργασίας Κείµενο - Εικόνα 3 Εισαγωγή στη συµπίεση ψηφιακών εικόνων Ορισµός: Με τον όρο συµπίεση εικόνας λοιπόν, εννοούµε τη διαδικασία εκείνη της µείωσης του όγκου των δεδοµένων (data) προς αναπαράσταση µιας συγκεκριµένης ποσότητας πληροφορίας. Στην ψηφιακή συµπίεση εικόνας οι βασικές κατηγορίες πλεοναζόντων δεδοµένων, που µπορούν να ανιχνευθούν και να αποµακρυνθούν, είναι οι ακόλουθες τρεις: πλεονασµός στην κωδικοποίηση (coding redundancy) πλεονασµός στην συσχέτιση των pixel (interpixel redundancy) Ο πλεονασµός στην συσχέτιση των pixels µίας εικόνας είναι η περίπτωση όπου η εικόνα παρουσιάζει περιοδικότητες ή συµµετρίες στην τιµή τωνpixels, π.χ. µορφών ή χρωµάτων ψυχοφυσικός πλεονασµός (psychovisual redundancy) Κείµενο - Εικόνα 4

8 Συµπίεση Εικόνας χωρίς σφάλµα Κωδικοποίηση δυαδικών επιπέδων (Bit-Plane Coding) Αποσύνθεση µιας µονόχρωµης ή έγχρωµης εικόνας σε µια σειρά δυαδικών εικόνων (bit-plane decomposition) και συµπίεση κάθε µιας από αυτές µέ κάποια µέθοδο συµπίεσης δυαδικών εικόνων. Κωδικοποίηση συναφών περιοχών (Constant Area Coding : CAC) Με την µέθοδο αυτή, µεγάλες περιοχές της δυαδικής εικόνας µε γειτονικά ή κωδικοποιούνται µε ειδικές λέξεις κώδικα. Η εικόνα διαιρείται σε µπλοκ µεγέθους mxn pixels τα οποία είναι είτε όλο άσπρο (), είτε όλο µαύρο () είτε περιέχουν και τις δύο αποχρώσεις ( και ). Η πιοσυχνάεµφανιζόµενη κατηγορία µπλοκ κωδικοποιείται µε λέξη κώδικα ενός bit και οι άλλες δύο κατηγορίες κωδικοποιούνται µε τις2-bit λέξεις κώδικα και. Κωδικοποίηση µήκους διαδροµής (Run-Length Coding : RLC) Στην µονοδιάστατη µορφή της µεθόδου, κάθε γραµµή της δυαδικής εικόνας αντιπροσωπεύεται από µία ακολουθία µηκών που περιγράφουν διαδροµές διαδοχικών άσπρων και µαύρων pixels. Στην δισδιάστατη µορφή της (Relative Address Coding : RAC), συσχετίζονται µονοδιάστατα µήκη διαδροµής µεταξύ συνεχόµενων γραµµών της εικόνας. Ανίχνευση και κωδικοποίηση περιφερειών - Προβλεπτική διαφορική κβαντοποίηση - Κωδικοποίηση Μεταβλητού Μήκους Κείµενο - Εικόνα 5 Συµπίεση Εικόνας µε σφάλµα Προβλεπτική Κωδικοποίηση µε σφάλµα (Lossy Predictive Coding) Κωδικοποίηση Μετασχηµατισµού (Transform Coding) f(x,y) Μετασχηµατισµός Κβαντιστής Κωδικοποιητής Συµβόλων Κανάλι (α) Κανάλι Αποκωδικοποιητής Αντίστροφος Μετασχηµατισµός f (x,y) Συµβόλων (β) Κείµενο - Εικόνα 6

9 Πρότυπα Συµπίεσης ιεθνούς Οργανισµού Τυποποίησης (ISO) και της Συµβουλευτικής Επιτροπής ιεθνούς Τηλεφωνίας και Τηλεγράφου (CCITT). Πρότυπα συµπίεσης δυαδικών εικόνων : Αφορούν εικόνες οι οποίες περιγράφονται, χωρίς συµπίεση, µε bit/pixel. Σχεδιάστηκαν κυρίως για εφαρµογές fascimile (FAX). Τα πρότυπα της CCITT είναι το GROUP 3, που εφαρµόζει µονοδιάστατη και διδιάστατη κωδικοποίηση, και το GROUP 4 που εφαρµόζει µόνο διδιάστατη κωδικοποίηση. Πρότυπα συµπίεσης εικόνων συνεχούς τόνου : Aφορούν µονόχρωµες και έγχρωµες εικόνες, τόσο σταθερές όσο και κινούµενες. Για σταθερές εικόνες, η CCITT σε συνεργασία µε την ISO ανέπτυξαν το γνωστό πρότυπο JPEG. Για κινούµενες εικόνες το µόνο επίσηµα υιοθετηµένο πρότυπο είναι το H.26 της CCITT. Επίσης, πάλι µεσυνεργασίατωνiso και CCITT έχουν αναπτυχθεί τα πρότυπα MPEG I, II, ΙΙΙ, ΙV. Κείµενο - Εικόνα 7 Το πρότυπο JPEG Κατάλληλο για τη συµπίεση έγχρωµων και ασπρόµαυρων εικόνων (gray-scale). Συµπίεση πραγµατικών εικόνων, π.χ. εικόνες από frame-grabber ή ψηφιοποιηµένες φωτογραφίες µε τη χρήση σαρωτή (scanner). Σκίτσα, γραµµικά σχέδια ή άλλες µη πραγµατικές εικόνες οδηγούν σε σχετικά φτωχά αποτελέσµατα σε ποιότητα ή σε συµπίεση. Oρίζει τρεις τρόπους κωδικοποίησης : Ένα σύστηµα baseline κωδικοποίησης µε απώλειες βασισµένο στο ιακριτό Μετασχηµατισµό Συνηµιτόνου DCT (Discrete Cosine Transform), κατάλληλο για τις περισσότερες των εφαρµογών. Ένα εκτεταµένο σύστηµα κωδικοποίησης για µεγαλύτερη συµπίεση, ακρίβεια ή προοδευτικής ανακατασκευής (progressive) εφαρµογές Ένα ανεξάρτητο σύστηµα κωδικοποίησης χωρίς απώλειες για πλήρως αντιστρέψιµη συµπίεση. Κείµενο - Εικόνα 8

10 Πλεονεκτήµατα Αποτελεί το πλέον τυποποιηµένο πρότυπο, αφού είναι προϊόν της CCITT και της ISO. Έχει πολύ καλές επιδόσεις σε πραγµατικές εικόνες (π.χ. φωτογραφίες) Η απόδοση του είναι περίπου η ίδια για ένα ευρύ φάσµα εικόνων. Οαπαιτούµενος χρόνος συµπίεσης κινείται σε ανεκτά όρια. Επιτρέπει τη µεταβολή πολλών παραµέτρων που αφορούν τον τρόπο της συµπίεσης. Κείµενο - Εικόνα 9 ιαδικασία Συµπίεσης Ηεικόνα(πίνακας ΝxΝ) χωρίζεται αρχικά σε υποεικόνες (υποπίνακες nxn). Συνήθως 8x8. Εφαρµόζεται σε κάθε υποεικόνα ο ιδιάστατος ιακριτός Μετασχηµατισµός Συνηµιτόνου και ο πίνακας που προκύπτει διαιρείται (στοιχείο δια στοιχείο) µε ένα πίνακα- µάσκα κανονικοποίησης. Λαµβάνεται ο πίνακας των ακεραίων τιµών που προκύπτουν από στρογγυλοποίηση των στοιχείων του προηγούµενου πίνακα. Γίνεται η κατασκευή των διανυσµάτων από τα 64 στοιχεία κάθε υποπίνακα, µε zig-zag σάρωση των στοιχείων του. Τέλος, εφαρµόζεται κωδικοποίηση των στοιχείων µε χρήση προδιαγεγραµµένων πινάκων συµβόλων (look-up tables). Κείµενο - Εικόνα 2

11 ιαδικασία Αποσυµπίεσης Γίνεται αποκωδικοποίηση των τιµών των διανυσµάτων (µε χρήση των look-up tables) Ανακατασκευάζεται ο πίνακας που είχε προκύψει από την κβαντοποίηση, κατά τη συµπίεση. Ο πίνακας αυτός πολλαπλασιάζεται (στοιχείο επί στοιχείο) µε τον ίδιο πίνακα-µάσκα κανονικοποίησης που χρησιµοποιήθηκε κατά τη συµπίεση. Εφαρµόζεται ο Αντίστροφος ιακριτός Μετασχηµατισµός Συνηµίτονου, οπότε προκύπτει η αντίστοιχη υποεικόνα. Επανατοποθετώντας τις υποεικόνες στην θέση τους µέσα στην εικόνα, επιτυγχάνεται η πλήρης ανακατασκευή της. Κείµενο - Εικόνα 2 Μπλοκ διάγραµµα της διαδικασίας συµπίεσης και αποσυµπίεσης - Παράδειγµα Αρχική Εικόνα (NxΝ) Συµπιεσµένη Εικόνα Κατασκευή (nxn) υποεικόνων Μετασχηµατισµός DCT Πίνακας Κβαντισµού Κωδικοποίηση Συµπιεσµένη Εικόνα Αποκωδικοποίηση Πολ/σµός µε Πίνακα Κβαντισµού Αντίστροφος Μετασχηµ. DCT Ανακατασκευή από υποεικόνες Αρχική Εικόνα (NxΝ) Κείµενο - Εικόνα 22

12 JPEG Modules Πηγή : Κείµενο - Εικόνα 23 Γιατί DCT και όχι FFT Πηγή : Κείµενο - Εικόνα 24

13 Γιατί Σάρωση Zig-Zag Πηγή : Κείµενο - Εικόνα 25 Συµπίεση JPEG χωρίς απώλειες Χρησιµοποίηση προβλέπτη αντί για DCT Κείµενο - Εικόνα 26

14 Hierarchical Mode Create a set of compressed images starting with small images and then increasing resolution (downsampling) 24x24 52x52 Lowest resolution bitstream JPEG Encoder JPEG Decoder Κείµενο - Εικόνα 27 Compression Measures Compression Ratio Original data size / Compressed data size Quality No. of bits in compressed image / No. of pixels RMS Statistical difference between original and decompressed images RMS n = ( X i X i ) n i = 2 Κείµενο - Εικόνα 28

15 JPEG 2 Επερχόµενο πρότυπο για ακίνητες εικόνες Wavelets θα αντικαταστήσουν τον DCT Νέα χαρακτηριστικά Καλύτερη απόδοση σε χαµηλό bit rate, Lossless και lossy συµπίεση στην ίδια ροή (codestream), Εφαρµογή σε gray/color εικόνες και bi-level (text), φυσικές εικόνες και computer generated Συνεργασία µε MPEG-4, Content-based description Κείµενο - Εικόνα 29 Κυριότερα Image file formats TIFF (Tagged Image File Format) Aναπτύχθηκε από τις εταιρείες Aldus και Microsoft και χρησιµοποιείται ευρέως στην ανταλλαγή εικόνων. Το TIFF αποτελείται από ένα σύνολο εικόνων, µε µια κεφαλίδα (header) να καθορίζει τις παραµέτρους της κωδικοποίησης. εν περιλαµβάνει αλγορίθµους συµπίεσης. BMP Πρόκειται για το format που υποστηρίζουν εγγενώς τα MS Windows γι αυτό και συναντάται πολύ συχνά. Πρόκειται ίσως για το πιο απλό format, το οποίο δεν προσφέρει καµιά δυνατότητα συµπίεσης. Απλώς περιγράφει το τρόπο µε τον οποίο θα αποθηκευτούν τα bits της εικόνας σε ένα αρχείο ο οποίος είναι µάλιστα ανεξάρτητος της µονάδας εξόδου. GIF Αναπτύχθηκε από την CompuServe µε στόχο τη διευκόλυνση της ανταλλαγής εικόνων µέσω δικτύου. Υποστηρίζει συµπίεση εικόνας που βασίζεται στο αλγόριθµο LZW (Lempel-Ziv-Welch). Ο αλγόριθµος αυτός ανήκει στην κατηγορία των διανυσµατικών τεχνικών συµπίεσης και λειτουργεί χωρίς απώλειες. Οι λόγοι συµπίεσης που επιτυγχάνει είναι 4: αλλά περιορίζεται σε εικόνες βάθους χρώµατος των 8bits (256 χρώµατα). Κείµενο - Εικόνα 3

16 Image file formats ( ιανυσµατικές Εικόνες) WMF (Window MetaFile) ιανυσµατική µορφή αρχείων που προτείνεται για τα Windows. CDR (CorelDRaw) Βασική µορφή διανυσµατικών αρχείων της εφαρµογής CorelDraw. EPS (Encapsulated Post Script) Ειδική µορφή η οποία χρησιµοποιείται στην τυπογραφία αλλά απαιτεί εκτυπωτές τύπου Postscript. Η Postscript είναι µια ειδική γλώσσα περιγραφής σελίδας που µπορεί να χειρίζεται τις γραµµατοσειρές σαν γραφικά και να αποχρωµατίζει τις εικόνες σε εκτυπώσεις τετραχρωµίας. CGM (Computer Graphic Metafile) πρόκειται για µια διανυσµατική µορφή αρχείων που παράγουν πολλές εφαρµογές από όλες τις κατηγορίες υπολογιστών. Κείµενο - Εικόνα 3 Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνων Ψηφιακά Φίλτρα Πράξεις που γίνονται τοπικά σε µια περιοχή γύρω από ένα pixel σε µια ψηφιακή εικόνα. Βασίζονται σε τελεστές (µήτρες) που εφαρµόζονται σε κάθε pixel της εικόνας και στα γειτονικά του. Έστω και z, z 2,., z 9 τα pixels µιας περιοχής της εικόνας µετηναντίστοιχη χωρική διάταξη, δηλαδή το κεντρικό pixel της περιοχής είναι το z 5. Ηεφαρµογή του τελεστή W σε µια εικόνα θα είχε ως αποτέλεσµα την αντικατάσταση του κεντρικού pixel της περιοχής z 5 από το αποτέλεσµα τηςσχέσης: w W = w w R Κείµενο - Εικόνα w w w = w z i i i w3 w 6 w 9

17 Βαθυπερατά Φίλτρα ή Φίλτρα Εξοµάλυνσης Eξοµάλυνση της εικόνας και ταυτόχρονα λειαίνουν τις ακµές (smoothing filters blurring filters) Aποκόπτουν τις υψηλές συχνότητες. Aντικατάσταση της τιµής του κεντρικού pixel από µια ολοκλήρωση των τιµών των γειτονικών pixels. Για το λόγο αυτό, οι τιµές των w i στην µήτρα του φίλτρου είναι θετικές. Το απλούστερο φίλτρο εξοµάλυνσης είναι το φίλτρο µέσου όρου, όπου w i = /9 Κείµενο - Εικόνα 33 Υψιπερατά Φίλτρα ή Φίλτρα Όξυνσης H διαφόριση της εικόνας µπορεί να χρησιµοποιηθεί για την ενίσχυση των ακµών (sharpen filters). Παράγωγο (gradient) της εικόνας ως προς τις κατευθύνσεις x και y 2 2 [ f ( x, y )] = [( f / dx ) + ( f / ) ] / 2 G dy Η διακριτή µορφή της παραπάνω σχέσης είναι : 2 2 [ f ( x, y) ] = [( f ( x, y) f ( x +, y)) + ( f ( x, y) f ( x, y )) ] / 2 G + Κείµενο - Εικόνα 34

18 Κείµενο - Εικόνα 35 Ανίχνευση Ακµών Προσδιορισµός των ορίων µεταξύ γειτονικών περιοχών µιας εικόνας, µε βάση τη µεταβολή των χρωµατικών χαρακτηριστικών των περιοχών αυτών ιαφόριση - Παράγωγος κατά τις διευθύνσεις x και y ορίζεται σύµφωνα µε τις παρακάτω σχέσεις: Dx = f(x+n, y) f(x,y) Dy = f(x, y+n) f(x,y) Τελεστής Prewitt Τελεστής Sobel = P x = P y = 2 2 S x = 2 2 S y Κείµενο - Εικόνα 36 Παραδείγµατα ΑΡΧΙΚΗ ΥΨΙΠΕΡΑΤΟ ΑΚΜΕΣ ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ

19 Χωρική Ανάλυση Κείµενο - Εικόνα 37 Ανάλυση Ψηφιακών Εικόνων Φαινόµενο Moire. Κατά την αύξηση του µεγέθους της εικόνας παρεµβάλλονται αυθαίρετα εικονοστοιχεία που το χρώµα τους προκυπτει από τη µέση τιµή των γειτονικών τους. Κείµενο - Εικόνα 38

20 ιορθώσεις - Βαθµονόµηση της Λήψης σε µαύρο και άσπρο Πραγµατοποιείται συνεπώς µε τη σύγκριση της απόκρισης της κάµερας µε τις γνωστές χρωµατικές τιµές του άσπρου και µαύρου. Ένα µειονέκτηµα αυτής της µεθόδου είναι ότι το επίπεδο της προσπίπτουσας ακτινοβολίας στο φωτοανιχνευτή δεν είναι ελέγξιµο και ως εκ τούτου δεν εξασφαλίζονται µετρήσεις που να εµπίπτουν εντός του δυναµικού του εύρους. Ρύθµιση σε πραγµατικό χρόνο τις τιµές της φωτεινότητας και των τριών χρωµατικών καναλιών στην συλλεγόµενη εικόνα Κείµενο - Εικόνα 39 ιόρθωση σκίασης Στα άκρα της εικόνας υπεισέρχονται σφάλµατα που οφείλονται σε µείωση της φωτεινότητας, λόγω της αυξανόµενης απόστασης και του ανοµοιόµορφου φωτισµού που προκαλούν σκιάσεις στην εικόνα. Για τη διόρθωση χρησιµοποιείται ένας πίνακας που προέρχεται από διαίρεση µιας εικόνας, της οποίας όλα τα pixels έχουν τιµές R=G=B=255 µε την εικόνα του τέλειου ανακλαστή η οποία αποκτάται µόλις ολοκληρωθεί η βαθµονόµηση στο άσπρο. Ο πίνακας που προκύπτει έχει τιµές κοντά στη µονάδα στο κέντρο του και µικρότερες τιµές καθώς αποµακρυνόµαστε προς τα άκρα. Τα στοιχεία του παραπάνω πίνακα πολλαπλασιαζόµενα στη συνέχεια µε τα αντίστοιχα pixels της συλλεγόµενης, αποζηµιώνουν για κάθε ανοµοιοµορφία της έντασης και διορθώνουν τις σκιάσεις. Κείµενο - Εικόνα 4

21 ιακριτική Ικανότητα Συστήµατα Αναγνώρισης Χαρακτήρων και Υπογραφών 32 4 γραµµές ανά cm Αναγνώριση ακτυλικών Αποτυπωµάτων 8 γραµµές/cm Μετεωρολογικοί Χάρτες 4 γραµµές/cm Χαρακτήρες 32 x 32 pixels/χαρακτήρα Κείµενο - Εικόνα 4 Καταστολή Θορύβου Συχνά η εικόνα περιέχει ένα µέσο ή ακόµη και υψηλό επίπεδο θορύβου που προκαλείται κυρίως από τον περιβάλλοντα χώρο. Ηλεκτρονικός Θερµικός Θόρυβος. Averaging Median Filtering (Μη γραµµικά φίλτρα) Κείµενο - Εικόνα 42

22 Αρχική Βελτίωση Εικόνων -Εξίσωση Ιστογράµµατος Το ιστόγραµµα µίας εικόνας στην οποία τα pixels µπορούν να λάβουν Ν πιθανές τιµές (από ως Ν-) ορίζεται ως ο µονοδιάστατος πίνακας h(n), n =,, N- όπου h(k) είναι ο αριθµός των pixels της εικόνας που έχει τη τιµή k. Η ισοστάθµιση αποσκοπεί στη µετατροπή του τρέχοντος ιστογράµµατος h µίας εικόνας σε ένα καινούργιο ιστόγραµµα h στο οποίο όλες οι δυνατές τιµές για µία ψηφίδα έχουν την ίδια πιθανότητα εµφάνισης. Μία συνάρτηση που είναι ικανή να µετασχηµατίσει το τρέχουν ιστόγραµµα µε τον τρόπο που αναφέραµε περιγράφεται από τον τύπο: k όπου k =,, Ν-. = h'[k] n= h[[ n] Κείµενο - Εικόνα 43 Βελτίωση Εικόνας Εξίσωση Ιστογράµµατος Κείµενο - Εικόνα 44