Wyższa Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarządzania
Grupa 307, Zespół 6
PRZETWARZANIE OBRAZÓW
Sprawozdanie z ćwiczeń
Ćwiczenie 1
Temat: Akwizycja i przetwarzanie wstępne obrazów
Wykonali:
1. Karolina Kuczko
2. Jarosław Grzelak
Warszawa 2005/2006
1. Akwizycja (pozyskiwanie) obrazów
Zdjęcie potrzebne do wykonania pierwszego zadania zostało pozyskane z wykorzystaniem aparatu cyfrowego Canon A75 a następnie edytowane w programie graficznym Corel Photo-Paint 11. Pierwszym etapem naszej pracy było zmniejszenie pozyskanego obrazu przy pomocy narzędzia Resample/Image size/Width, Height w celu przygotowania go do wyświetlania w skali 1:1 na ekranie monitora. Kolejnym etapem naszej pracy było stworzeni napisu na obrazie w formie tekstowej przy użyciu narzędzia Text Tool. Następnie połączyliśmy warstwę tła (nasze zdjęcie) z warstwą na której znajdował się nasz napis przy użyciu narzędzia Object/Combie. Krokiem finalnym było zapisanie tak otrzymanego obiektu jako bitmapę zad_1.bmp .
Rys. 1 zad_1.bmp
Kiedy pracowaliśmy na dwóch oddzielnych warstwach (tło i tekst) możliwa była edycja pojedynczych warstw nie wpływająca na strukturę pozostałych a jedynie na sposób wyświetlania całości. W momencie połączenia zauważalne stało się znaczne pogorszenie jakości tekstu który został „wtopiony” w tło, co objawiło się pewnym stopniem rozmycia brzegów i pojawieniem się wyraźnych „stopni” na krawędziach liter zamiast gładkich linii. Niemożliwa stała się także dalsza edycja tekstu (kolor, kształt, czcionka) który stał się częścią tła.
Zadanie to uzmysłowiło nam jak istotne jest właściwe dobranie parametrów pliku na którym pracujemy, pokazuje nam także, iż praca na warstwach umożliwia większą elastyczność i daje większy komfort psychiczny, gdyż pojedynczy błąd nie niszczy całości pracy a jedynie niewielki kawałek.
2. Rozdzielczość przestrzenna (gęstość próbkowania)
Do tego wykonania tego ćwiczenia posłużył nam obraz warszawa.jpg pobrany z katalogu 0:/opt/windows/staff/doros/dor05_06/Obrazy/Natur, obróbki dokonano w programie Corel Photo-Paint 9 w polskiej wersji językowej. Na początku został on oznakowany zgodnie z wytycznymi i zapisany jako zad2_1.bmp . Następnie przy pomocy narzędzia Resample/Image/Resolutinon zmniejszyliśmy wielkość przestrzenną obrazka, czyli stopień rozróżnialności detali z 75 na 25 co ilustruje poniższy rysunek. Ponadto wypada zwrócić uwagę na fakt, iż zmiana rozdzielczości pociągnęła za sobą zmianę fizycznych rozmiarów obrazka, które zmalały z 447 pikseli wysokości i 307 pikseli szerokości do odpowiednio 149 i 102 pikseli
Rys.2 Zmiana rozdzielczości na obrazie pierwotnym z 75 do 25 dpi
Kolejnym etapem było przywrócenie zmodyfikowanemu obrazkowi pierwotnych wymiarów fizycznych poprzez skalowanie. W tym celu podzieliliśmy rozdzielczość obrazu pierwotnego przez rozdzielczość obrazu wynikowego otrzymując 3, co oznacza iż musieliśmy powiększyć obraz wynikowy o 300% aby uzyskać obraz o tych samych wymiarach fizycznych co pierwotny. Oba obrazy jednakże w dalszym ciągu różniły się rozdzielczością która nie uległa zmianie.
Rys.3 Skalowanie obrazu wynikowego w celu zwiększenia jego wymiarów fizycznych
Jak widać na niżej zamieszczonych przykładach istnieje spora różnica w oddaniu szczegółów jak i wyrazistości krawędzi pomimo faktu, iż pod względem rozmiarów fizycznych wcale się one nie zmieniły. Pierwotne wartości zawarte w pikselach została jednak utracona w skutek zmniejszenia rozdzielczości. Można powiedzieć, iż piksele o niewielkiej różnicy tonalnej „zlały się” w jedno. Delikatne różnice pomiędzy poszczególnymi elementami obrazka zostały utracone bezpowrotnie, gdyż jak widać na zamieszczonych poniżej rysunkach, nawet po ponownym zwiększeniu rozdzielczości nie jesteśmy w stanie odtworzyć utraconych szczegółów. Zauważalne stają się wyraźne „ schodki” zamiast linii prostych w podpisie. Dodatkowo zauważalna jest wyraźna utrata szczegółów w niektórych obszarach jak choćby przy lewej ścianie kościoła widocznego na obrazkach poniżej. Znamienny jest także fakt, iż postać ludzka widoczna w dolnej części obrazu pierwotnego stała się jedynie częścią chodnika w obrazie wynikowym.
Rys.4 porównanie szczegółów po lewej obraz pierwotny, po prawej obraz wynikowy
Doświadczenie to pokazuje nam, iż każda zmiana wielkości obrazka ma wpływ na jego jakość. Wielokrotne zmniejszanie i zwiększanie obrazu może spowodować większe szkody w obrazie niż mogło by się to wydawać. Dodatkowo warto zauważyć, iż jakość obrazu nie zależy jedynie od fizycznych wymiarów i równie ważnym elementem jest stopień rozróżnialności detali, który w dużej mierze odpowiada za ostrość krawędzi i czytelność szczegółów. Warto więc zastanowić się czasami jakie parametry przypisujemy nowo tworzonemu plikowi graficznemu.
3. Rozdzielczość poziomów jasności (dokładność kwantowania)
Histogram to jeden z graficznych sposobów przedstawiania rozkładu jasności. Składa się z szeregu prostokątów umieszczonych na osi współrzędnych. Prostokąty te są z jednej strony wyznaczone przez stopień rozdzielczości poziomów jasności, natomiast ich wysokość jest określona przez liczebności pikseli wpadających do określonego przedziału jasności. Można powiedzieć, iż im bardziej płynny jest rozkład jasności na histogramie tym wyższy stopień rozdzielczości poziomów i tym samym większa liczba dostrzegalnych szczegółów. Na początek odpowiednio oznakowaliśmy obrazy i zmieniliśmy je na obrazy z gradacją poziomów szarości, następnie na tak przygotowanych zdjęciach zastosowaliśmy narzędzie Posterize zmieniając rozdzielczość poziomów jasności w celu uzyskania wyraźnego „poszarpania” histogramu w taki sposób aby były widoczne poszczególne poziomy jasności jako oddzielne słupki.
Rys.5 Obraz pierwotny po lewej i obraz ze zmniejszoną liczbą poziomów szarości do 25 po prawej
Rys.6 Obraz pierwotny po lewej i obraz ze zmniejszoną liczbą poziomów szarości do 14 po prawej
Rys.7 Obraz pierwotny po lewej i obraz ze zmniejszoną liczbą poziomów szarości do 14 po prawej
Na wszystkich zmodyfikowanych obrazach zauważalne stały się pewnego rodzaju „pręgi” a także wyraźnie zarysowane przejścia pomiędzy poszczególnymi barwami. Najlepiej zjawisko to można zaobserwować na rysunku 5, gdzie zmniejszenie liczby poziomów szarości do 25 znacząco wpłynęło na wygląd nieba, na którym pojawiły się wyraźne przejścia pomiędzy odcieniami szarości. Można także zaobserwować wyostrzenie pewnych obszarów obrazu jak chociażby wilk na rysunku 6 zyskał na zmniejszeniu poziomów szarości dzięki dużej różnicy w jasności zarysów sylwetki wilka a tłem. Przy braku tak wyraźnej różnicy jasności, jak to ma miejsce na rysunku 7, zmniejszenie poziomów szarości powoduje „zlanie się” pewnych poziomów jasności i tym samym utratę szczegółów, jak i poszczególnych obiektów.
Zmiany w liczbie poziomów szarości najlepiej ilustruje histogram będący pewnego rodzaju mapą siły oddziaływania poszczególnych poziomów barw, to on informuje nas w jaki sposób rozkłada się one w obrazie. W obrazach o znacznej różnicy w jasności barw obniżenie liczby poziomów szarości może wpłynąć na poprawę ostrości obrazu a także na lepsze wyeksponowanie głównego elementu poprzez zanik części zbędnych szczegółów.
4. Przetwarzanie obrazów z wykorzystaniem programu Image-Pro Plus
Do wykonania tego zadania posłużyliśmy się 3 obrazami przykładowymi programu Image-Pro Plus, które w pierwszym etapie naszych prac zostały przekonwertowane na obrazy z gradacją poziomów szarości. Następnie na każdym z tych obrazów używaliśmy narzędzia Line Profile w celu uzyskania przekroju jasności o rozkładzie jednolitym oraz zróżnicowanym.
Rys.8 Przekroje jasności wykonane przy pomocy narzędzia Line Profile
Rys.9 Przekroje jasności wykonane przy pomocy narzędzia Line Profile
Rys.10 Przekroje jasności wykonane przy pomocy narzędzia Line Profile
Działanie narzędzia Line Profile jest intuicyjne, na obszarach o wizualnie jednolitej jasności przekrój jest jednolity, tzn. nie zawiera znacznych „skoków” na histogramie jasności. W miejscach gdzie próbkowany obszar jest zróżnicowany pod względem jasności wykres odzwierciedla te tendencje. Należy jednakże zwrócić uwagę na fakt, iż nawet obszaru z pozoru jednolite mogą wykazywać pewien stopień zróżnicowania jak na rysunku 8,aby uniknąć takich wahań należało by nieznacznie obniżyć liczbę poziomów jasności dzięki czemu wykres byłby linią prostą jak ma to miejsce na rysunkach 9 i 10.
Przetwarzanie Obrazów |
Sprawozdanie nr 1 |
Karolina Kuczko & Jarosław Grzelak |
ID307, zespół 6 |
6/6 |