26. Бинаризация полутоновых изображений
Бинаризация – это преобразование полутонового изображения к одноцветному (монохромному или бинарному).
Преобразование цветного изображения в полутоновое заключается в получении яркости каждой точки по формуле:
и последующем копировании на все три канала полученной величины (R=B=G=Y), где R, G, B – значение красного, зеленого и синего цветов в обрабатываемой точке.
Пусть fij – полутоновое изображение, t – порог и b0, b1 – два бинарных значения. Результат порогового разделения
Использование единственного значения порога для всех пикселей изображения называется глобальным пороговым разделением.
Существует много способов выбора порогового значения. Один из наиболее популярных и широко используемых - метод мод, в котором используется гистограмма яркостей пикселей на изображении. Для изображения с хорошо отличимыми объектами и фоновым режимом гистограмма будет иметь два различных пика. Впадина между пиками может быть найдена как минимум между двумя максимумами, а соответствующее ему значение интенсивности выбирается как порог, который лучше всего разделяет два пика.
Ряд недостатков:
1. Изображение не всегда содержит хорошо различимые объект и фон.
2. В случае редко расположенных графических объектов пик, соответствующий объектам, будет значительно меньше пика, соответствующего фону.
Локальное пороговое разделение
Методика локального порогового разделения основана на разделе первоначального изображения на меньшие части и определении порога для каждой части изображения. В результате получается бинарное изображение с разрывами серого уровня на
границах фрагментов. Для устранения неоднородностей должны применяться сглаживающие методики.
Основная проблема всех алгоритмов локального порогового разделения - выбор размера фрагмента изображения. Выбранный фрагмент должен иметь достаточно значительные размеры, чтобы получить наиболее достоверную оценку среднего значения, но в тоже время размеры должны быть не слишком велики для предотвращения сглаживания неоднородностей изображения.
46. Логарифмическое и степенное преобразования для обработки полутоновых и цветных изображений
Логарифмическое преобразование определяется как:
где c – константа, f∈ 0, ..., L − 1.
Использование логарифма позволяет узкий диапазон малых значений яркости преобразовать в более широкий диапазон выходных значений. Для больших значений входного сигнала верно противоположное утверждение. Такой тип преобразования используется для растяжения диапазона значений темных пикселей на изображении с одновременным сжатием диапазона значений ярких пикселей. При использовании обратного логарифмического преобразования происходит растяжение диапазона значений ярких пикселей на изображении с одновременным сжатием диапазона значений темных пикселей. Логарифмическая функция имеет важную особенность – позволяет сжимать динамический диапазон изображений, имеющих большие вариации в значениях пикселей.
Степенные преобразования описываются выражением:
где , c γ – положительные константы.
Уравнение приводит к тожественному преобразованию при c=γ=1. В отличие от логарифмического преобразования, здесь возможно целое семейство преобразований, получаемых изменением величины γ. Преобразования со значениями γ<1, дают прямо противоположный эффект по сравнению с преобразованиями, которые получены при γ>1.
Процедура, используемая для коррекции степенной характеристики называется гамма-коррекцией.
В результате применения логарифмического или степенного преобразования изменяется лишь яркость изображения.