АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Наблюдение и измерение цифровых изображений

Читайте также:
  1. III. ИЗМЕРЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
  2. YIII.3.1.Научное наблюдение
  3. YIII.3.3.Измерение
  4. А. Самонаблюдение без помощи инструментов
  5. Безработица: сущность, типы. Измерение уровня безработицы. Экономические и социальные последствия.
  6. В. Измерение неравенства доходов
  7. Валовый внутренний продукт и его измерение по доходам и расходам.
  8. ВВП и его измерение. Уровень цен. Дефлятор ВВП. Основные показатели соц-экономического развития РБ на 2006-2010гг.
  9. ВОСПРИЯТИЕ И НАБЛЮДЕНИЕ
  10. Второе: будьте включающим и по отношению к ненависти. Это более глубокое царство, более глубокое измерение. Будьте включающим и по отношению к ненависти.
  11. Выборочное наблюдение
  12. Выборочное наблюдение

 

Цифровое изображение хранится в памяти компьютера, в общем случае, в виде прямоугольной матрицы, элементы которой несут информацию об оптических плотностях или цвете элементарных участков изображения, а номера i строки и j столбца элемента определяют его положение в матрице. Нумерация строк и столбцов матрицы цифрового изображения начинается с нуля.

oc
oc
xc
xc
yc
yc
a25
a34
a)
b)

Рис. 1.9.1

 

Координаты центров пикселей определяют в левой прямоугольной системе координат оC xC уC (рис.1.9.1a), началом которой является левый верхний угол цифрового изображения и в правой - оC xC уC (рис.1.9.1b), началом которой левый нижний угол цифрового изображения. В обеих системах координат ось x параллельна строкам, а ось y – столбцам матрицы цифрового изображения.

Левая система координат принята при записи изображений в файл во всех форматах и используется в большинстве программ по обработке изображений. В фотограмметрии традиционно применяется правая система координат снимка, и в большинстве современных цифровых фотограмметрических систем используют именно эту систему координат.

Пиксельные координаты (единицей измерения, в этом случае, является пиксель) центров пикселей в системе координат цифрового изображения оC хC уC определяют по формулам:

. (1.9.1)

Для измерения координат точек цифрового изображения его визуализируют на экране дисплея. Если пиксель изображения на экране дисплея соответствует пикселю исходного цифрового изображения, то с помощью “мыши” или клавиатуры компьютера можно навести измерительную марку, формируемую в виде цифрового изображения на экране дисплея, на точку изображения с точностью до одного пикселя.

Для получения подпиксельной (субпиксельной) точности можно увеличить матрицу изображения на экране монитора относительно исходного цифрового изображения. В этом случае каждый пиксель исходного изображения будет изображаться матрицей n×n пикселей, численное значение всех элементов a'ij которой будут равны численному значению элемента матрицы исходного изображения.

Пиксельные координаты точек увеличенного изображения можно измерить с точностью до 1/n пикселя исходного изображения (рис.1.9.2.).

oc
xc
yc
a’23
a21
xp
yp

Рис.1.9.2

 

Пиксельные координаты (в пикселях исходного изображения) элемента a'ij увеличенного изображения определяют по формуле:

, (1.9.2)

в которых: i,j - номера строки и столбца элемента матрицы исходного изображения, в котором находится элемент a'ij увеличенного изображения:

i’,j’ - номера строки и столбца элемента a`ij подматрицы n×n;

n – коэффициент увеличения изображения.

 

Например, для элемента a’23 (рис.1.9.2) пиксельные координаты:

Значения физических координат центров пикселей цифрового изображения можно определить по значениям их пиксельных координат, если известны физические размеры стороны пикселя изображения Δ (предполагается, что пиксель имеет форму квадрата).

Значения физических координат определяют по формулам:

. (1.9.3)

Например, координаты центра пикселя, соответствующего элементу a’23 (рис.1.9.2) при величине Δ=20 мкм будут равны хc = 34 мкм и yc = 50 мкм.

В некоторых цифровых системах начало системы координат цифрового изображения оc хc уc выбирают в центре пикселя, расположенного в нижнем левом углу цифрового изображения (рис.1.9.3).

oc
xc
yc
a’23
a21

Рис.1.9.3

В этом случае значения пиксельных координат вычисляют по формулам:

, (1.9.4)

при измерениях с точностью до пикселя и по формулам:

, (1.9.5)

при измерениях с подпиксельной точностью.

Например, для того же элемента a’23 (рис.1.9.3) пиксельные координаты равны:

Рассмотренный выше метод измерения цифрового изображения с подпиксельной точностью требует его увеличения на экране дисплея компьютера. Однако, даже при увеличении цифрового изображения только в два раза, на экране дисплея исходный аналоговый снимок изображается с весьма значительным оптическим увеличением. Так, например, снимок, преобразованный на сканере, с размером пикселя 14 мкм на экране дисплея с размером зерна 0.28 мм при увеличении цифрового изображения снимка в 2 раза имеет оптическое увеличение 40 раз. Такое увеличение приводит к значительному ухудшению изобразительных свойств наблюдаемого изображения и, как следствие, к снижению точности наведения измерительной марки на измеряемые объекты на изображении.

С целью обеспечения возможности измерения координат точек цифрового изображения с подпиксельной точностью без увеличения исходного изображения разработан метод измерения цифровых изображений, в котором цифровое изображение снимка может смещаться относительно неподвижной измерительной марки с шагом в n – раз меньшим размера пикселя.

Принцип измерения координат точек цифрового изображения по этому методу иллюстрируется на рис.1.9.4.

oc
xc
yc
o'c
x'c
y'c
∆xp
∆yp
m
m
a)
b)

Рис. 1.9.4

 

На рис.1.9.4 а представлен фрагмент исходного цифрового изображения с измерительной маркой (в виде креста) и точкой изображения m, координаты которой необходимо измерить. Как следует из этого рисунка, центр изображения измерительной марки не совпадает с изображением точки m, причем разности значений их пиксельных координат составляют величины DxP и DyP.

Для совмещения центра изображения измерительной марки с точкой m можно создать фрагмент цифрового изображения снимка, в котором координаты начала системы координат o’с x’с yс будут иметь значения , а .

Создание такого фрагмента цифрового изображения производится следующим образом. По координатам центра каждого пикселя фрагмента изображения x’pi, y’pi определяют значения координат его проекции xpi, ypi в системе координат ос хс ус исходного изображения.

Их значения определяют по формулам:

. (1.9.6)

Затем по значениям координат xpi, ypi находят ближайшие к изображению точки i, соответствующей центру пикселя создаваемого фрагмента цифрового изображения, четыре пикселя исходного цифрового изображения, например, M, K, L, N (рис.1.9.5)

 

K
L
M
N
i
xp
yp

Рис. 1.9.5

 

Далее методом билинейного интерполирования определяют значения оптической плотности i -го пикселя создаваемого фрагмента изображения по формуле:

, (1.9.7)

в которой

.

Таким же образом формируются все элементы (пиксели) создаваемого фрагмента цифрового изображения.

На экране дисплея, на визуализированном фрагменте созданного цифрового изображения центр измерительной марки будет совмещен с изображением точки m. Пиксельные координаты точки m изображения в системе координат исходного изображения определяются по формулам 1.9.6.

Необходимо отметить, что создание фрагмента цифрового изображения требует значительных вычислительных процедур. Поэтому для достижения эффекта перемещения изображения на экране дисплея относительно марки в “реальном масштабе” времени фрагмент изображения не должен иметь большие размеры.

В случае если для измерений используются цветные цифровые изображения при формировании элементов создаваемого изображения методом билинейного трансформирования по формулам (1.9.7) определяются интенсивности красного (R), зеленого (G) и синего (В) компонентов цветного изображения.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.007 сек.)