Обработка изображений в Matlab: Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы, страница 3

Система CMYK.  Данная система используется для формирования цветов окрашенных несветящихся объектов, которые поглощают часть спектра освещающего белого света  и отражают остальное излучение. Система CMYK является основной для цветной печати. Она основана на субтрактивной  модели  CMY (Cyan  - голубой, Magenta - пурпурный, Yellow - желтый) -  модели вычитания цветов.   Основных цветов здесь по-прежнему  три:  голубой  - это белый минус красный, пурпурный – белый минус зеленый, желтый - белый минус синий.  Для улучшения качества полиграфического изображения в систему добавлен черный цвет, который является ключевым (Key – отсюда  буква K в названии системы) для цветной печати. 

Система HSB. Эта система основана на использовании тона или оттенка (Hue), насыщенности (Saturation) и освещенности (Lightness).  Тон характеризует конкретный оттенок цвета, насыщенность – его относительную интенсивность, яркость цвета - величину черного оттенка для получения более темного изображения. Система HSB лучше соответствует модели восприятия цвета человеком.  Разновидностью этой системы является система HSL, в которой буква I соответствует интенсивности цвета.

Глубина цвета определяет  количество цветов при отображении одного пиксела (элемента) изображения.   Если она равна 8 битам, то количество возможных цветов равно 256. Режим с глубиной цвета 24 бита называют истинным цветом (True Color). Количество возможных цветов при этом составляет .   32-битная глубина  использует 24 бита для запоминания цветовой информации,  а еще 8 бит применяют  для запоминания насыщенности (прозрачности).  Это так называемый альфа - канал.  При этом значительно увеличивается скорость обработки графической информации процессором.

2.  Форматы изображений


             В настоящее время используется  большое количество различных форматов графических файлов. Наиболее широко распространенными из них являются форматы TIFF, GIF,  JPEG и BMP.

Формат TIFF (Tagged Image File Format) является одним из наиболее надежных и  универсальных форматов для хранения сканированных цветных изображений с высоким качеством. В нем может быть использовано сжатие по алгоритму LZW,  т.е. он относится к форматам хранения изображений без потерь.

Формат GIF (Graphics Interchange Format)  имеет цветовую палитру  в 256 цветов и использует для сжатия алгоритм  без потерь LZW. Если исходное количество цветов больше 256, то часть цветовой информации будет утрачена.

Формат JPEG (Joint Photographers Expert Group)  основан на одноименном алгоритме для сжатия изображений. Он относится к  алгоритмам сжатия с потерями и предназначен для хранения полноцветных изображений с высоким коэффициентом сжатия. При использовании формата возможно управление параметром качества от 0 ( максимальное сжатие) до 100 (максимальное качество).  Коэффициент сжатия в зависимости от качества от 10 до 1000. Этот формат чаще других применяют для хранения полноцветных фотографических изображений, которые не предназначены для дальнейшей обработки.

Формат BMP (Windows Device Independent Bitmap) относится к собственным растровым (bitmap) форматам операционной системы Windows. Он пригоден для хранения изображений как в индексированном виде с палитрой до 256 цветов, так и в виде полноцветных RGB – изображений с глубиной цвета 24 бита. Возможно применение алгоритма сжатия RLE (Run Length Encoding).

Кроме  вышеупомянутых  MATLAB поддерживает форматы PNG (Portable Network Graphics)  и XWD (X Window Dump).

4.  Типы изображений  Matlab

Пакет Image Processing Toolbox  Matlab  работает с четырьмя типами изображений:

·  Бинарное  (Binary) – логический массив, содержащий только единицы и нули, при этом единицы  соответствуют черному цвету, нули – белому.

·  Индексное  (Indexed) –изображение состоит из массива и палитры.  Палитра – это матрица с размерами m x 3. Каждая строка палитры  описывает красную, зеленую и синюю составляющие цвета пиксела. Элемент матрицы изображения  является индексом для строки матрицы палитры.

·  Полутоновое  (Grayscale) – двумерный массив, значения элементов которого соответствуют значениям интенсивностей изображения.

·  Полноцветное  (Truecolor), другое название RGB  – изображение представляется массивом с размерами  m x n x 3  в формате uint8, uint16, single  или double. В этом массиве хранятся  компоненты цвета (красная, зеленая и синяя составляющая)  для каждого пикселя изображения.
В Matlab  существуют возможности (функции) преобразования одного типа изображения в другой. Например, функция rgb2ind() преобразует полноцветное изображение в индексное.

                                 Методы обработки изображений
            Обработка изображений может производиться с целью визуального улучшения качества изображения, проведения измерений на изображении или распознавания образов.  В обработке изображений обычно используются изменение контраста, геометрические преобразования изображений, логические и арифметические операции над изображениями, фильтрация изображений.  Ниже кратко поясняется смысл перечисленных задач.