Телевидение Методические указания по выполнению лабораторной работы

Лабораторная работа 11

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Цель работы: изучение методов цифровой фильтрации и поэлементных яркостных преобразований изображений на примере машинных алгоритмов.

К основным задачам цифровой обработки изображений относятся:

кодирование изображений;

реконструкция, восстановление изображений;

автоматическая интерпретация изображений;

моделирование систем передачи и формирования изображений;

автоматизация подготовки графической информации.

В пакет программ Photostyler [10] включены основные известные алгоритмы цифровой фильтрации и поэлементной яркостной обработки изображений:

усреднение;

увеличение резкости;

выделение контурных элементов;

ранговые алгоритмы фильтрации, в том числе медианная фильтрация;

увеличение контраста и яркости изображений;

изменение воспроизведения полутонов яркости;

эквализация;

логарифмирование характеристики передачи полутонов яркости и некоторые другие.

Дополнительно пакет обеспечивает большой диапазон изменения масштаба отображения изображений и измерения цветовых и яркостных параметров любого элемента изображения.

Пакет Photostyler используется для изучения алгоритмов цифровой обработки изображений.

11.1. Лабораторная установка

Работа выполняется на персональном компьютере IBM PC с установленной на нем операционной средой Windows v.3.X (Windows 95) и пакетом программ Photostyler.

11.2. Программа экспериментальных исследований

Изучить возможности пакета Photostyler в режиме "Image". До выполнения работы изучить рекомендованную литературу [10], [11].

Визуально оценить пространственное осреднение изображений при использовании усредняющих апертур 3х3, 5х5, 8х8 элементов изображения в режиме "Smoothing/Filters/Averaging".

Измерить переходные характеристики при осреднении резкой вертикальной черно-белой границы.

Измерить улучшение соотношения сигнал/шум при пространственном осреднении апертурой 5х5 элементов. Для этого в изображение, содержащее протяженную деталь с постоянным уровнем яркости, ввести шумы в режиме "Special Filters/Add Noise/Variance (Distribution – Normal)" и сформировать исходное зашумленное изображение с соотношением сигнал/шум, равным 20 дБ. Выполнить усреднение и измерить соотношение сигнал/шум в выходном изображении.

Визуально оценить подчеркивание границ изображений при использовании процедур "Edge Enhancement", "Sharpen", "Shapen More", "Sharpen Heavity" в режиме "Sharpening Filters".

Измерить переходные характеристики при фильтрации резкой вертикальной черно-белой границы.

Измерить ухудшение соотношения сигнал/шум при фильтрации процедурой "Sharpen More" по п. 5. Для этого в изображение, содержащее протяженную деталь с постоянным уровнем яркости, ввести шумы и сформировать исходное зашумленное изображение с соотношением сигнал/шум, равным 40 дБ. Выполнить фильтрацию и в выходном изображении измерить соотношение сигнал/шум.

Найти граничное отношение сигнал/шум для процедур "Sharpening Filters – Find Edge" и "Trace Countour", при котором выполнение процедуры приводит к существенному возрастанию шумов на изображении, обрабатывая зашумленные изображения с соотношением сигнала к шуму 100, 50, 20, 10.

Визуально оценить отсутствие сдвигов резких границ изображений при медианной фильтрации изображений в режиме "Special Filters – Median".

Измерить изменение соотношения сигнал/шум при фильтрации. Для этого в изображение, содержащее протяженную деталь с постоянным уровнем яркости, ввести шумы и сформировать исходное зашумленное изображение с соотношением сигнал/шум, равным 40 дБ. Выполнить фильтрацию и в выходном изображении измерить соотношение сигнал/шум.

По заданию преподавателя смоделировать и исследовать фильтр в режиме "Special Filters/User Defined Filter".

Для мелко-, средне- и крупномасштабного изображений измерить гистограммы распределения полутонов.

Визуально оценить возможности перестройки изображений в режимах "Tune/Brighness & Contrast", "Hue & Saturation", "Grey/Color Correction", "Grey/Color Map".

Выполнить эквализацию изображения в режиме "Tune/Equalization". Сравнить гистограмму распределения полутонов яркости до и после эквализации изображения.

Физика, электротехника решение задач