Візуальна надмірність

Cприйнята оком яскравість залежить не тільки від кількості світла, що виходить з розглянутої області, але й від інших факторів. Так, наприклад, на області з постійною яскравістю можуть виникати уявні зміни яскравості (смуги Маха). Справа в тому, що чутливість ока по відношенню до візуальної інформації різна у різних умовах. При звичайному візуальному сприйнятті частина інформації виявляється менш важливою, ніж інша. Таку інформацію називають візуально надлишковою. Вона може бути видалена без помітного погіршення візуальної якості зображення.

Така візуальна надмірність не дивна хоча б тому, що при сприйнятті інформації на зображенні очей людини не в стані оцінювати значення пікселів кількісно. Взагалі, дивлячись на зображення, спостерігач відшукує на ньому особливості і відмінності, такі як контури або текстурні області, і підсвідомо об'єднує їх в пізнавані групи. Потім мозок співвідносить ці групи з наявними апріорними знаннями, завершуючи тим самим процес інтерпретації зображення.

Візуальна надмірність принципово відрізняється від інших видів надмірності, розглянутих раніше. На відміну від кодової або міжелементної надмірності, візуальна надмірність пов'язана з реальною і кількісно вимірною зоровою інформацією. Її вилучення можливо лише остільки, оскільки така інформація не є суттєвою (не сприймається) при звичайному візуальному сприйняті. Найважливішою операцією при оцифруванні зорової інформації, заснованої на зазначеному явищі, є квантування зображення. Квантування означає відображення широкого (і, взагалі кажучи, безперервного) діапазона вхідних значень в обмежений набір вихідних значень. Оскільки дана операція незворотна (відбувається втрата візуальної інформації), то квантування є стисненням з втратами.

Приклад 1.3. Стиснення допомогою квантування.

Я Розглянемо зображення на Рис. 1.4. На Рис. 1.4 (а) представлено чорно-біле зображення з 256 можливими градаціями яскравості. На Рис. 1.4 (6) показано те ж саме зображення після рівномірного квантування на 16 рівнів (4 біта). Отриманий в результаті коефіцієнт стиснення дорівнює 2:1. Зауважимо, що на гладких областях вихідного зображення з'явилися помилкові контури; це звичайний видимий ефект занадто грубого представлення рівнів яркостей зображення.

а) б) в)

Рис. 1.4. (а) Початкове зображення. (6) Рівномірне квантування на 16 рівнів. (в) Метод модифікованого квантування яскравості на 16 рівнів.

Можна відзначити значне покращення зображення на Рис. 1.4 (в), що стало можливим при використанні квантування, базованих на особливостях зорової системи людини. Незважаючи на те, що коефіцієнт стиснення при другому способі квантування теж рівний 2:1, помилкові контури значно ослаблені; однак при цьому з'явилася деяка додаткова, хоча і мало помітна зернистість. Для отримання даного результату був використаний так названий метод модифікованого квантування яскравості (МКЯ). Він враховує властиву оці чутливість до контурів і руйнує помилкові контури шляхом додавання до значення кожного елементу перед його квантуванням невеликий квазівипадкової величини, генеруємої на підставі значень молодших бітів сусідніх елементів. Оскільки молодші біти, як правило, досить випадкові, це еквівалентно додаванням деякого рівня випадковості, залежного від локальних характеристик зображення, і тим самим призводить до руйнування чіткості виникають перепадів, що виглядають як помилкові контури.

Даний метод пояснюється Таблицею 1.2. Значення суми - спочатку рівне нулю - формується шляхом складання поточного 8-бітового значення яскравості і чотирьох молодших розрядів раніше отриманої суми. Однак якщо старші чотири розряду значення елемента вже були рівні 1111, то перенесення одиниці з молодших розрядів в старші блокіруется. Чотири старших біта отриманої суми використовуються в якості результату квантування (кодування) значення елемента.

Таблиця 1.2. Ілюстрація методу модифікованого квантування яскравості(МКЯ).

Підхід, використаний в методі модифікованого квантування яскравості, широко використовується багатьма процедурами Квантування, що оперують безпосередньо зі значеннями яркостей елементів стисливих зображень. Найчастіше вони здійснюють одночасне зменшення як просторового, так і яскравого розширення зображення. Вплив ефекту квантування у вигляді з'являються помилкових контурів або інших схожих ефектів потребує застосування євристичних методів їх компенсації. Так, звичайні черезрядковий 2:1, застосовувана в системах широкомовного телебачення, є теж форма квантування, при якому чергуються сусідні кадри дозволяють зменшити швидкість сканування при порівняно невеликому зниженні сприйнятої якості зображення.

Поиск по сайту: