РОЗДІЛ 2
ІНФОРМАЦІЙНІ МОДЕЛІ ПОДАННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ СТИГМАТИЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ У
ПРОСТОРІ ПАРАМЕТРІВ ГЕОМЕТРИЧНИХ ФОРМ
2.1. Фізичні принципи формоутворення та подання відеоінформації в системах
дальньої фотограмметрії
Носієм відеоінформації в дистанційних системах формування зображень є
електромагнітне випромінення. У випадку, коли довжина його хвилі суттєво менша
за розміри об’єкта та характерні розміри датчика відеоінформації, зображення з
достатньою точністю може бути описане в рамках наближення геометричної оптики
(стигматичні зображення) [8, 17, 42]. Це означає, що кожній точці об’єкта
відповідає окрема точка зображення, тобто реалізується однозначне відображення
точок об’єкта в точки зображення. Як стверджує теорема Максвелла-Каратеодорі
[10], таке відображення може бути або проективним, або інверсією, або їхньою
комбінацією. В даній роботі досліджується випадок проективної відповідності.
Приймемо феноменологічну модель випромінення-носія відеоінформації елементами
поверхні об’єкта: останній вважається плоским; енергія випромінення від
елементарної площадки об’єкта, розташованої у точці предметної площини (див.
рис. 1.3), у напрямі вектора визначається співвідношенням [7 - 9, 17, 70]
, (2.1)
де — скалярна яскравість об’єкта;
— функція, яка описує просторовий розподіл випромінення (індикатриса
випромінення).
Існують численні апроксимації функції [9, 17, 42, 70, 71]1 [1 Конкретний вигляд
залежності несуттєвий для даної роботи, оскільки в ній не розглядається
обернена задача фотограмметрії (відновлення форми та характеристик об’єкта за
формою, яскравістю та кольоровістю його зображення.].
На матеріальному носії відеоінформації (наприклад, фоточутливому матеріалі)
фіксується енергетичний розподіл електромагнітного випромінення у площині
зображення, який можна подати у вигляді [7, 17, 42]:
, (2.2)
де — одиничний вектор, спрямований від точки об’єкта в точку центра
проекціювання (вектор ).
Через у виразі (2.2) позначена апаратна функція системи формоутворення
зображень, яка для стигматичних зображень має вигляд:
, (2.3)
де — дельта-функція Дірака;
— функція ослаблення інтенсивності випромінення
; (2.4)
— хвильове число випромінення ( — довжина хвилі випромінення).
Функція у виразі (2.3), яка визначає проективну відповідність між точками
об’єкта й зображення, дорівнює
. (2.5)
2.2. Формоутворення багатокомпонентних стигматичних зображень
Суттєве значення у сучасних способах формування та відтворення відеоінформації
мають багатокомпонентні зображення, які розглядаємо у рамках наступного
означення.
Означення 2.1. Багатокомпонентним називаємо зображення, яке складається зі
скінченої множини фрагментів із власними ФЯ (або індикаторними функціями
множини точок зображення), кожний з яких має інформаційне значення при
інтерпретації ГФ зображення в цілому.
Багатокомпонентність зображення може спричинятися як способом його фіксації,
так і візуалізації (відтворення). Далі розглядаємо наступні типи БКЗ.
2.2.1. Зображення растрових форматів
В автоматизованих системах аналізу відеоінформації на попередньому етапі її
обробки здійснюється подання зображень у растрових форматах комп’ютерної
графіки [39, 92, 97 - 99, 114]. Растрове зображення можна представити як
прямокутну матрицю елементів однакової ГФ (пікселів), які мають різний колір.
Розмір матриці визначається кількістю рядків і стовпців зображення. Існує
декілька типів растрових зображень. Вони відрізняються один від іншого
способами подання й збереження інформації про колір чи яскравість піксела.
Колір утворюється в результаті змішування декількох складових, котрі можуть
бути задані в різних колірних системах (колірних просторах). Термін “глибина
кольору” використовується для позначення того, скільки біт необхідно для
подання інформації про колір піксела. Глибина кольору виміряється в бітах на
пиксел [61, 93].
Виділяють наступні типи зображень, кожний з який призначений для вирішення
певного кола задач: бінарні; напівтонові; палітрові; повнокольорові. Піксели
бінарного (чорнобілого) зображення можуть приймати тільки два значення: 0 і 1,
що позначають відповідно чорний і білий кольори. Глибина кольору для бінарних
зображень складає 1 біт/піксел.
Напівтоновими (Grayscale) називають зображення, піксели яких можуть приймати
одне зі значень інтенсивності якого-небудь одного кольору в діапазоні від
мінімальної до максимальної інтенсивності. Як правило, в напівтоновому
зображенні зберігаються градації сірого кольору в діапазоні від чорного до
білого. В даний час найбільш широке застосування мають напівтонові зображення з
глибиною кольору 8 біт/піксел, які можуть зберігати 256 значень яскравості (від
0 до 255). На відміну від напівтонових зображень, у яких значення пікселу
безпосередньо відповідає його яскравості, у палітрових зображеннях значення
пікселів є посиланнями на карту кольорів (colormap), яка містить опис кольору
пікселу в деякій кольоровій системі. Однією з найбільш поширених є палітра RGB
(червоний-зелений синій), в якій інтенсивність кожної компоненти кольору
кодується 8 бітами [88].
Повнокольоровими називаються зображення, піксели яких безпосередньо зберігають
інформацію про інтенсивності колірних складових. Ці зображення зберігають повну
інформацію про колір, але потребують значного обсягу пам’яті.
Об’єктом дослідження в даному розділі є растрові подання зображень
напівтонового та повнокольорового типів. В обох випадках, як ви
- Київ+380960830922