1.3.Задание на работу

1. Изучить основные теоретические положения лабораторной работы.

2. Разработать программу, которая

— считывает изображение из графического файла;

— отображает загруженное в память изображение в окне программы;

— выполняет его поэлементное копирование со сдвигом по горизонтали на ширину изображения;

— в процессе копирования выполняет некоторое преобразование яркости/цветового тона пикселей (например, изменяет яркость зелёной компоненты на +10 уровней); вид преобразования придумать самостоятельно.

3. Оформить отчёт, содержащий текст программы и результаты контрольного прогона («скриншот»). Дать ответы на контрольные вопросы.

1.4.Контрольные вопросы

1. Каковы основные функции для работы с графическими файлами?

2. Каковы основные процедуры и функции для доступа к отдельным пикселям?

3. Как кодируется цвет в полноцветных растровых изображениях и с помощью каких функций можно выделить отдельные цветовые компоненты из общего цвета пикселя?

2.ЛР №2. МОДЕЛИРОВАНИЕ АДДИТИВНЫХ И ИМПУЛЬСНЫХ ШУМОВ НА ИЗОБРАЖЕНИИ

2.1.Цель и задачи работы

Исследовать проявление шумов различного вида на изображениях. Разработать программу, вносящую в изображения шумы с заданными статистическими характеристиками.

Требования к техническим и программным средствам: персональный компьютер PC/AT; операционная система MS Windows; интегрированная среда разработки ABC-Pascal.

2.2.Основные теоретические положения

Система технического зрения представляет собой сложное, многокомпонентное устройство, состоящее из различных элементов и подсистем. В силу неидеальности технических средств такие элементы вносят в преобразуемые ими сигналы различные помехи, как систематические, так и случайные. В частности, оптическая система может вносить регулярные геометрические и хроматические аберрации, неидеально линейная шкала преобразования АЦП – вызывать нелинейные искажения в процессе преобразования сигнала в цифровую форму и т.п. Ещё более многочисленными являются источники случайных помех, к которым относятся тепловые шумы в активных элементах электронных схем, помехи по линиям питания, тепловые шумы в фотоэлектронных преобразователях и т.п.

В данной работе будет исследовано влияние случайных шумов на внешний вид изображения. Одними из наиболее распространённых являются т.н. аддитивные шумы, воздействие которых проявляется в искажении полезного сигнала P(x, y) дополнительной случайной величиной e(x, y). При этом модель реального регистрируемого сигнала описывается выражением:

P’(x, y) = P(x, y) + e(x, y).

Если величины e(x₁, y₁) и e(x₂, y₂) являются независимыми и одинаково распределёнными для всех (x₁, y₁) ≠ (x₂, y₂), то шум такого типа называется аддитивным белым шумом. Обычно он имеет нулевое математическое ожидание (т.к. ненулевое матожидание фактически означает наличие систематических искажений), а его величина характеризуется среднеквадратическим отклонением .

При программной реализации воздействия шума можно использовать функцию модуля Crt – Random(N) : word. Она возвращает равномерно распределённое случайное число в диапазоне 0 .. (N-1).

Очевидно, что матожидание этой величины будет равно m = (N-1)/2, а среднеквадратическое отклонение  = (N-1)/(23). Таким образом, для генерации случайной равномерно распределённой случайной величины с нулевым матожиданием и заданным СКО, необходимо рассчитать N:

N = 23+1,

и затем использовать конструкцию вида:

e := (N-1) div 2 - Random(N);

При программной реализации также следует учесть ограниченный диапазон чисел, используемых для представления сигнала. В результате внесение аддитивного белого шума может быть реализовано следующим образом:

{ ***************************** }

{ АДДИТИВНЫЙ БЕЛЫЙ ШУМ }

{ ***************************** }

Randomize;

for y:=0 to LEN-1 do

for x:=0 to LEN-1 do

begin

color := Random(50);

color := color + im1[y,x] - 25;

if color > 255 then im1[y,x] := 255

else

if color < 0 then im1[y,x] := 0

else im1[y,x] := color;

end;

В качестве еще одного варианта шума можно указать так называемый импульсный шум. Его можно рассматривать как поток кратковременных помех, искажающих лишь некоторые пиксели исходного изображения. Вероятность возникновения импульсной помехи определяет интенсивность воздействия импульсного шума. Пример программной реализации может иметь вид:

{ ***************************** }

{ ИМПУЛЬСНЫЙ ШУМ }

{ ***************************** }

Randomize;

for y:=0 to LEN-1 do

for x:=0 to LEN-1 do

begin

if Random(1000) > 950 then

begin

color := Random(200);

color := color - 100 + im1[y,x];

if color > 255 then im1[y,x] := 255

else

if color < 0 then im1[y,x] := 0

else im1[y,x] := color;

end;

end;

2.3.Порядок выполнения работы

На основе программы, разработанной в лабораторной работе №1, реализовать формирование модели изображения, подвергшейся воздействию:

а) аддитивного белого шума;

б) импульсного шума.

Предусмотреть возможность ввода с клавиатуры числовых характеристик шума: среднеквадратичного отклонения для аддитивного белого шума и вероятности искажения пикселя импульсной помехой для импульсного шума.

2.4.Контрольные вопросы

1. Как проявляется на изображении аддитивный белый шум?

2. Как изменяется вид изображения при увеличении/уменьшении величины среднеквадратичного отклонения шума?

3. Как проявляется на изображении импульсный шум?

3.ЛР №3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ВЫРАВНИВАНИЯ ГИСТОГРАММ

3.1.Цель и задачи работы

Закрепить на практике сведения о методах выравнивания гистограмм яркости изображений. Разработать программу, реализующую вычисление гистограммы для анализируемого изображения и один из методов изменения глобальной плотности распределения вероятностей появления пикселей с заданным уровнем яркости.

Требования к техническим и программным средствам: персональный компьютер PC/AT; операционная система MS Windows; интегрированная среда разработки ABC-Pascal.