Temat 1

Podstawowe operacje na obrazach cyfrowych

Sylwia Gwiżdż

Nr 10
GiK, I rok mgr, GFiT
Rok akademicki 2014/2015

SPRAWOZDANIE TECHNICZNE

1.

Wykonawca : Sylwia Gwiżdż

2.

Data wykonania : 4-18.03.15 r.

3.

Indywidualny numer : i=10

4.

Podstawowe informacje o obrazie

4.1.

Typ: Obraz JPEG

4.2.

Wymiar: 1540 x 1508 pikseli

4.3.

Rozdzielczość: 23,6233 x 23,6233 pikseli/mm -> 600 dpi

5.

Modyfikacja obrazu

Oryginalny obraz test.jpg

Zmodyfikowany obraz

Wyniki przyporządkowania obrazu do histogramu:

1

–

C

2 - A

3

–

B

4

–

E

5 - D

6.

Zapis danych

Liczba pikseli obrazu: 1540 x 1508 [pix]= 2322320 [pix]

Ze względu na to, że obraz składa się z 3 kanałów spektralnych, zakładając, że

informacja o jasności danego piksela zajmuje 1 bajt, teoretyczny rozmiar pliku wyniesie:

3*2322320 = 6966960 B

≈

6,64 MB

Rozszerzenie

Rozmiar pliku

JPG

1,07 MB

GIF

2,15 MB

PNG

4,74 MB

TIF (RGB)

6,64 MB

BMP

6,64 MB

TIF (indeksowany)

2,21 MB

TIF (skala szarości)

2,21 MB

Jak widać w powyższej tabeli wielkość tego samego pliku jest różna w zależności od

rodzaju rozszerzenia w jakim obraz ten jest zapisany.

Wielkość pliku zależy od ilości kanałów spektralnych, rozdzielczości radiometrycznej

obrazu, oraz stopnia i rodzaju kompresji.

Różny rozmiar wynika z tego, że przy zapisie do różnych formatów następuje inna

kompresja obrazu. W przypadku zdjęcia przedstawionego w skali szarości zmniejszenie
jego rozmiaru jest związane z redukcja kanałów spektralnych. Kompresja stratna
powoduje zmniejszenie liczby bitów potrzebnych do wyrażenia danej informacji i nie daje
gwarancji, że odtworzona informacja będzie identyczna z oryginałem. Kompresja
bezstratna zapisuje do postaci zawierającej zmniejszoną liczbę bitów tak, aby całą
informację dało się z tej postaci odtworzyć do identycznej postaci pierwotnej.

7.

Kompresja danych

Wybrane fragmenty o wielkości 170 x 170 pikseli :

Łąka

Las

Pole Teren zabudowany Woda

Nazwa pliku

Łąka

Las

Pole

Teren zurbanizowany

Woda

Wsp. kompresji

Wielkość pliku [B]

60

4456

7433

5276

10300

2699

70

5952

8798

6294

12000

3561

80

7051

11024

8017

14739

4809

90

9293

15503

12044

20827

7471

100

19114

41715

39622

58858

21384

Z tabeli oraz powyższego wykresu można wysnuć wniosek, że im więcej szczegółów

na obrazie, który poddaje się kompresji, tym rozmiar pliku jest większy. Dowodem na to

jest fakt iż obraz, który przedstawiał teren zabudowany znacząco odbiega rozmiarem od

pozostałych fragmentów. Najmniej miejsca na dysku zajmują woda i łąka, które są

przedstawione za pomocą pikseli o bardzo podobnych wartościach jasności. Na obrazach o

większym zróżnicowaniu kompresja jest utrudniona, ze względu na konieczność zachowania

dobrej widoczności szczegółów.

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

60

70

80

90

100

W

ie

lk

o

ść

p

li

k

u

[

B

]

Współczynnik kompresji

Łąka

Las

Pole

Teren
zurbanizowany
Woda

8.

Filtracja obrazu

Fragment bez filtrów:

Filtry:

Artystyczne->GIMPresjonista

Według podręcznika użytkowania GIMPa filtr ten jest

„

królem

”

filtrów artystycznych. Nadaje

zdjęciu wizerunek obrazu, stworzonego na wzór kierunku w sztukach plastycznych jakim był

kubizm, lecz nie tylko. Po wybraniu tego filtra program daje możliwość ustawienia bardzo

dużej ilości szczegółów, takich jak rodzaj papieru, pędzla, ułożenie, rozmiar, przesunięcie,

kolor i innych.

Rozmycie->Pikselizuj

Filtr zmienia obraz za pomocą pikseli o wybranym wymiarze. Obraz staje się przez to mniej

czytelny i szczegółowy Zabieg taki stosowany jest np. dla zasłonięcia wizerunki kryminalisty.

Światło i cień-> Supernowa

Filtr

„

Supernowa

”

najczęściej używany jest jako

„

sztuczne Słońce

”

. We skazanym na obrazie

miejscu wstawia koło o dowolnym promieniu. Użytkownik może wybrać kolor, natężenie
promyków oraz losową barwę uzyskując efekt jak na powyższym przykładzie.

Ogólne->Zniekształcenia macierzowe

Odczytano wartości jasności pikseli dla fragmentu o wymiarach 5 x 5 pikseli o początku w
punkcie (160,160)
Zawarte w tabeli wartości odnoszą się do kolejnych kanałów składowych RGB (R/G/B)

Wsp.

160

161

162

163

164

160

222/212/187 222/211/189 222/211/193 223/211/195 220/211/196

161

214/204/179 226/215/193 224/213/195 220/208/192 218/209/194

162

216/205/183 220/209/189 220/208/192 216/207/192 215/206/191

163

224/213/193 220/209/191 216/207/190 216/207/192 215/205/193

164

223/214/197 228/219/202 222/213/198 215/205/193 219/209/197

Obliczenia wykonano maską

1

1

1

1

10

1

1

1

1

dla której podzielnik wynosi 18.

Wartości jasności pikseli po wykonaniu obliczeń funkcją splotu:

Wsp.

160

161

162

163

164

160

-

-

-

-

-

161

-

223/212/191 223/212/194 220/209/193

-

162

-

220/209/189 220/209/192 217/207/192

-

163

-

221/210/192 218/208/192 217/207/193

-

164

-

-

-

-

-

Skrajnych wartości nie dało się obliczyć, ze względu na to, że funkcja splotu

korzysta ze wszystkich sąsiednich komórek wartości, którą chcemy poznać.

Wyniki sprawdzono przy użyciu opcji Zniekształcenia macierzowe w programie GIMP.

Istnieje tam możliwość wykonania tej operacji z użyciem normalizacji lub nie. W

pierwszym przypadku program automatycznie oblicza podzielnik, dzięki czemu filtracja

przebiega zgodnie z założeniami , natomiast w przypadku braku normalizacji,

podzielnik może zostać podany dowolnie, co powoduje, że obraz może nie mieć

pożądanej kolorystyki (najczęściej jest zbyt jasny albo zbyt ciemny, aby można było z

niego korzystać).