Яркости и контрастности изображения

Рис. 14.7. График изменения яркости при гамма-коррекции

264

вание достигается изменением угла наклона прямой 1. В самом деле, пусть в исходном положении yi = 45°, tgyj = 1 и при Ь = О (как на рис. 14.7) яркости до и после их преобразованного совпадают (точки А и Л¹). Наклоним прямую 1 в положение 4, установив угол у2. Теперь той же исходной яркости А будет соответствовать преобразованная яркость A^IV, причем, А¹ ^ А .

Неправильное использование гамма-коррекции может провести к уменьшению числа полутонов и преобладанию областей одного тона.

Рассмотренные приемы фотометрической коррекции далеко не ис­черпывают возможности цифровой обработки изображений, методы которой позволяют выполнять нелинейные преобразования яркостей заданного диапазона, и некоторые иные возможности. Одна из них реализуется с помощью так называемой гистограммы ярко­стей цифрового снимка, которая представляет собой график, по од­ной оси которого показаны значения яркости, а по другой - число пикселов с такими значениями (рис. 14.8). Такая гистограмма, с одной стороны, может служить инструментом контроля за возможными по­терями деталей изображения в процессе его преобразования, а с дру­гой - позволяет привести плотности распределения вероятностей яр­костей к некоторому заданному виду путем нелинейного поэлемент­ного преобразования. Характер такого преобразования может быть различным: «растягивание» исходного диапазона яркостей на весь ин­тервал от 0 дб 255, изменение формы кривой вручную (рис. 14.8) и др. Такие возможности достаточно широко используются при деши­фрировании цифровых изображений, где применяются и иные методы преобразования яркостей (например, фильтрации с помощью скользя­щего окна и др.).

Вместе с тем фотограмметрическая обработка цифровых изобра­жений связана не только с рассмотренными фотометрическими, но и геометрическими преобразованиями, выполняемыми, например, в процессе их трансформирования в заданную проекцию с сохранением яркостной структуры исходного изображения. При этом возникает необходимость переопределения яркостей пикселов в соот-30 000|■>■■■— исходный снимок ветствии с их новым положением,

Изображение на экране Так Как Трансформированное ИЗО-

15 ооо| j_r^^\AJi ; ■• ; бражение зачастую имеет иное гео-

256 Метрическое разрешение и направ­ ление координатных осей, и в ре­ зультате сетки пикселов исходного и Рис. 14.8. Гистограмма яркостей выходного изображения не совпа-

цифрового снимка дают (рис. 14.9).

265

пдинаты Р	1	2	3		4	5
\&^ о" 1	оор		5^	в;		'v?r*^_
** 2					"1
					в
J"
4						^М
5					5И^
:ость 6
;0
luY			Л		)

Рмс. /49. Преобразование цифрового снимка: а) - исходный снимок, б) - трансформированный

В соответствии с растровой технологией, трансформированное изображение формируется пиксел за пикселом построчно. Процедура «обратного трансформирования» элементов выходного изображения, называемого ретрансформированием, и последующее переопределе­ние яркостей пикселов включает установление связи между растровы­ми координатами выходного (i°x> *°у) ^и исходного (гу» W) изображе­ний, извлечении яркости последнего и присвоении ее соответствую­щему пикселу формируемого изображения (рис. 14.9).

Проблема преобразования заключается в том, что ретрансформиро-ванные координаты ix и iy уже не соответствуют центру пиксела исход­ного изображения, и это не позволяет однозначно выбрать требуемую яркость. Так, на рис. 14.9 заштрихованному пикселу выходного изобра­жения с координатами i°x⁼ 4,5 и i°y = 4,5 на исходном изображении соответствует смещенная относительно центра пиксела точка с координа­тами ix⁼ 2,8 и /у = 2,1, яркость которой не определена, так как яркость пиксела с координатами гу⁼ 2 и iy = 2 относится к его центру.

Для назначения подходящих значений яркостей пикселам транс­формированного изображения применяют метод ближайшего соседа, билинейную или бикубическую интерполяцию.

_f

_=£*

а Г

з"

4-

4'

Метод ближайшего соседа предполагает, что искомая яркость ис­ходного изображения приписана пикселу, центр которого наиболее близок к ретраисформированным координатам. В представленном на рис. 14.9 примере трансформированному пикселу с координатами i°x - 4,5 и i°y = 4,5 присваивается яркость пиксела исходного изображения с коорди­натами £х⁼2,5 и iy=2,5.

Рис. 14.10. Билинейная интерполяция яркости

Метод билинейной интерполяции предпола­гает отыскание ближайших к искомой точке k (рис. 14.10) четырех пикселов с центрами в точ­ках 1, 2, 3 и 4 и последующую линейную интер-266

иоляцию их яркостей вначале по линиям 1-3 и 2-4 на точки а л\ Ь соответственно, а затем - линейную интерполяцию по линии аЪ на искомую точку ft:

Ра =Ра+(Рь-Ра)^д*'1

Ра =Р,+(р₃-Р,)Ду. [i (14.7)

Pb =Р₂⁺(Р4-Р2)^Л^ J

где Ал:, Ау - приращения координат искомой точки h относительно центра ближайшего пиксела 1 (рис. 14.10).

Метод бикубической интерполяции предполагает интерполяцию искомой яркости по ее значениям ближайших 16 пикселов, используя для этой цели полином третьей степени.

Как видно, преобразование цифровых изображений требует вы­полнения большого объема вычислительных операций и существен­ных затрат времени, особенно для цветных изображений, когда каждая составляющая палитры обрабатывается отдельно.