В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с icon

В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с




НазваниеВ. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с
страница4/4
Дата конвертации11.02.2013
Размер0.65 Mb.
ТипМетодические указания
источник
1   2   3   4
^

Лабораторная работа 12



ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ И АНАЛИЗА ЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ


Цель работы: изучение алгоритмов цветовой фильтрации изображений и исследование методов обработки и количественного анализа цветных изображений.

Необходимой процедурой в процессе анализа и обработки цветных изображений является сегментация, представляющая собой операцию разбиения изображения на области, каждая из которых обладает заданными свойствами. В качестве таких характеристик используют значения координат цветности, поскольку они обладают инвариантностью к интенсивности освещения.

Если цветное неподвижное изображение описать функцией яркости , то в результате указанной процедуры происходит преобразование этой функции в функцию сегментированного изображения , причем последнее представляет собой конечное множество однородных по выбранному признаку областей в пространстве изображений.

Сегментация цветных изображений по цветовым признакам базируется на методе цветовой фильтрации [10], основанном на выделении из изображения элементов, цветность которых соответствует некоторой области в плоскости цветового графика m0n. При этом функция



соответствует бинарному изображению, отражающему пространственную структуру изображения с заданными цветовыми характеристиками, где – число уровней квантования координат цветности ; – элементарная область в признаковом пространстве – окно цветности.

Использование набора окон цветности, получаемых в результате квантования цветового пространства, позволяет с их помощью описать цветностной охват отдельного фрагмента или изображения в целом, представляющий собой проекцию гистограммы цветности на плоскость цветового графика, а также сформировать N бинарных изображений , каждое из которых несет информацию о геометрии фрагментов изображения с определенными цветовыми характеристиками.

Процесс комплексного анализа цветных изображений включает изучение их статистических характеристик путем измерения гистограмм цветности, регистрируемых в процессе сканирования изображения при сопоставлении текущих значений координат цветности с параметрами эталонных областей квантованного цветового графика. Гистограмма цветности характеризует частоту появления в анализируемом изображении элементов с различными значениями координат цветности и служит для получения данных о цветовом содержании анализируемых изображений.


  1. Лабораторная установка


Лабораторная установка включает персональную ЭВМ PENTIUM, снабженную специальным программным обеспечением. В состав программного обеспечения включена оригинальная программа цветовой фильтрации, программа генерации аддитивного случайного шума, программа доступа к произвольному фрагменту изображения, а также к выбранной области на цветовом графике, сервисные программы вычисления координат цветности, статистических характеристик цветных изображений, гистограмм цветности, измерения площадей фрагментов изображений с заданными цветовыми характеристиками, банк тестовых и анализируемых изображений, записанных на жестком магнитном диске ЭВМ.

Программное обеспечение лабораторной установки обеспечивает работу в двух основных режимах: режиме цветовой фильтрации изображений и режиме измерения гистограммы цветности.

В первом режиме программа позволяет производить сегментацию изображений на основе цветовых признаков, которая осуществляется в соответствии с заданной областью или окном на цветовом графике (или на гистограмме цветности). Может быть задано окно прямоугольной формы, положение и размер которого выбираются оператором в интерактивном режиме. Кроме того, может быть сформировано окно сложной формы на основе предварительного обучения системы. Для реализации такого режима на введенном изображении указываются фрагменты, подлежащие анализу. Для этих фрагментов осуществляется регистрация гистограммы цветности, ненулевые значения которой и служат в дальнейшем элементами окна цветовой фильтрации. При реализации рассмотренного алгоритма сегментации осуществляется подсчет элементов изображения, принадлежащих выделяемой области. Количество выделенных элементов определяет площадь сегментированной части изображения. Значение этой площади в нормированных единицах выводится на экран монитора.

Второй режим работы предназначен для получения данных о цветовом содержании анализируемых изображений, что обеспечивается путем измерения гистограмм цветности. Программа позволяет определить гистограмму цветности как для изображения в целом, так и для отдельных фрагментов, положение и размер которых могут быть выбраны оператором в интерактивном режиме. При этом текущие границы каждого из выбираемых фрагментов отображаются на воспроизводимом на экране монитора анализируемом изображении.

Рассчитанная гистограмма цветности также отображается на экране монитора ЭВМ. Для такого отображения используется представление значений элементов гистограммы в виде яркостного рельефа. Максимальному по величине элементу гистограммы соответствует максимальная яркость отображения. Всего для представления гистограммы используется 64 градации яркости ахроматической шкалы.

Для настройки лабораторного макета и работы системы в режиме обучения используется набор тестовых изображений.

В процессе выполнения работы сервисное обслуживание программы обеспечивает студентов всей необходимой информацией о режимах исследований. Тестовые, анализируемые и обработанные изображения, измеренные характеристики, гистограммы цветности, представленные на цветовом графике, и т. п. контролируются студентами на экране дисплея.


  1. Программа экспериментальных исследований


Перед выполнением лабораторной работы студенту необходимо ознакомиться с методическими указаниями и с соответствующими разделами рекомендованной литературы [12], [13].

В процессе выполнения работы необходимо:

1. Ознакомиться с сервисной программой исследования методов обработки и анализа цветных изображений.

2. Установить режим цветовой фильтрации изображений:

а) на тестовых изображениях продемонстрировать процедуру сегментации по цветности и представления цветного изображения в виде серии бинарных;

б) провести обработку изображений по п. 2, а) при минимальных размерах окон цветности, измерив их параметры;

в) ввести в изображение шум и провести исследования по п. 2, б) при разных отношениях сигнал/шум, построить зависимости размеров окон цветности от разного уровня шумов для фрагментов изображений, указанных преподавателем;

г) определить цветовые характеристики фрагментов изображений, указанных преподавателем, по результатам измерений провести фильтрацию по цветности всего изображения;

д) включить программу измерения геометрических характеристик и в режиме цветовой фильтрации измерить площади фрагментов изображений с заданными цветовыми параметрами (по заданию преподавателя).

3. Установить режим измерения гистограмм цветности:

а) на тестовых изображениях определить цветностной охват отдельных фрагментов и изображений в целом;

б) ввести в изображение шум и провести исследования по п. 3, а) при разном уровне шумов;

в) провести количественный анализ реальных цветных изображений (включенных в программу исследований), измерив гистограммы цветности указанных преподавателем фрагментов и изображений в целом;

г) исследовать статистические характеристики изображений, определив математическое ожидание и дисперсию цветовых параметров различных классов изображений по заданию преподавателя;

д) повторить эксперименты по п. 3, г) с зашумленными изображениями.

Полученные в процессе выполнения работы экспериментальные результаты оформляются в виде отчета, анализируются и формулируются выводы.

ПРИЛОЖЕНИЕ

^

Телевизионный осциллограф



Помимо возможностей, предоставляемых обычными универсальными осциллографами, ТВ-осциллограф позволяет:

  • наблюдать осциллограмму отдельного участка ТВ-сигнала при выборе (выделении) этого участка пользователем;

  • индицировать (подсвечивать) в виде яркостной отметки на экране видеоконтрольного устройства (ВКУ) участок изображения, сигнал которого наблюдается на осциллографе.

Телевизионный осциллограф представляет собой универсальный широкополосный осциллограф с дополнительным устройством выбора телевизионной строки – блоком выделения строки (БВС) [6].

При исследовании ТВ-сигнала БВС должен быть включен. На экране осциллографа отображается осциллограмма какого-либо участка ТВ-сигнала, подаваемого на вход Y осциллографа. Одновременно осциллограф формирует импульс подсвета, который подается на специальный вход ВКУ. Этот импульс создает на экране ВКУ яркостную отметку – участок строки, целую строку или группу строк с повышенной яркостью. Наблюдаемая осциллограмма соответствует выделенному (подсвеченному) участку изображения.

При исследовании видеосигнала возможен выбор поля, выбор строки, выбор участка видеосигнала в пределах одной строки, изменение длительности выделяемого участка видеосигнала.

Выбор поля (нечетное, четное) осуществляется установкой переключателя "ПОЛЕ" в положение 1 или 2 соответственно. При установке переключателя в положение 1+2 происходит наложение осциллограмм соседних строк четного и нечетного полей.

Выбор строки (перемещение в направлении поперек строк) осуществляется соответственно малой и большой ручками сдвоенного потенциометра "ВЫБОР СТРОКИ". Номер выбранной строки индицируется на трехразрядном электронном табло. При этом строки нумеруются не в порядке расположения в растре, а в порядке их построения, т. е. строки нечетного поля имеют номера от 1 до 312, а строки четного поля – от 313 до 625.

Выбор положения исследуемого участка видеосигнала относительно начала строки (перемещение вдоль строки) осуществляется ручкой потенциометра "ЗАДЕРЖКА".

Изменение длительности выделяемого участка видеосигнала осуществляется изменением длительности развертки: большой ручкой сдвоенного переключателя "ВРЕМЯ/СМ" производится дискретное изменение длительности, а малой ручкой "ПЛАВНО" – плавная регулировка длительности развертки в небольших пределах и установка калиброванного коэффициента развертки.

Кнопка "R-B" позволяет осуществлять запуск развертки осциллографа от "красной" или "синей" строки при исследовании цветного ТВ-сигнала системы СЕКАМ-3б. При этом БВС должен быть отключен.

При исследовании ТВ-сигнала используется ждущий режим запуска развертки осциллографа; при этом возможна синхронизация развертки либо селекторным импульсом, поступающим с БВС, либо внешними синхроимпульсами строк и полей.

Возможны следующие способы синхронизации осциллографа при запуске развертки селекторным импульсом с БВС:

  • синхронизация от исследуемого видеосигнала; переключатель вида синхронизации в положении "ВИДЕО БВС", "1" или "2/1";

  • синхронизация внешним синхросигналом, подаваемым на вход внешней синхронизации 1 или 2; переключатель вида синхронизации в положении "ВИДЕО БВС", "ВНЕШН.1" или "ВНЕШН.2" соответственно;

  • синхронизация внешними синхроимпульсами строк и полей; переключатель вида синхронизации в положении "ВИДЕО БВС", "С+П".

Также возможен непосредственный запуск развертки осциллографа внешними синхроимпульсами строк или полей. Переключатель вида синхронизации при этом находится в положении "С" или "П" соответственно. Выбор полярности синхросигнала осуществляется переключателем "+/–". Другие органы управления и их использование являются общими для всех универсальных осциллографов [14].

Список литературы


  1. Практикум по телевизионным системам /Сост.: С. Д. Егорова,
    Н. В. Игнатьева, В. А. Колесник и др; Под ред. Р. Е. Быкова / ЛЭТИ. Л., 1978.

  2. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Телевизионные и оптоэлектронные устройства" /Сост.: С. Д. Егорова, Н. В. Игнатьева, В. А. Колесник и др.; Под ред. Р. Е. Быкова / ЛЭТИ. Л., 1978.

  3. Быков Р. Е. Теоретические основы телевидения СПб.: Лань, 1999.

  4. Телевидение: Учебник для вузов / В. Е. Джакония, А. А. Гоголь,
    Я. В. Друзин и др. Под ред. В. Е. Джаконии. М.: Радио и связь, 1997.

  5. Лабораторный практикум "Телевизионные и оптико-электронные устройства" / Под ред. Р. Е. Быкова / ЛЭТИ. Л., 1989.

  6. Кривошеев М. И. Основы телевизионных измерений. М.: Сов. радио, 1967.

  7. Пресс Ф. П. Формирователи видеосигнала на приборах с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1981.

  8. Носов Ю. Р., Шилин В. А. Основы физики приборов с зарядовой связью. М.: Наука, 1988.

  9. Титов Ю. М., Эйссенгардт Г. А. Цветное телевидение: Учеб. пособие / ЛЭТИ. Л., 1983.

  10. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине "Цифровая обработка изображений" / СПбГЭТУ, CПб., 1994.

  11. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. Т.2. М: Мир, 1982.

  12. Быков Р. Е., Титов Ю. М., Эйссенгардт Г. А. Телевизионные устройства: Учеб. пособие / ЛЭТИ. Л., 1979.

  13. Быков Р. Е. Телевизионные системы: Учеб. пособие / ЛЭТИ. Л., 1978.

  14. Винокуров В. И., Каплин С. И., Петелин И. Г. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов. Под ред.
    В. И. Винокурова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1986.

СОДЕРЖАНИЕ

^

Предисловие 3

Лабораторная работа 1. Исследование принципов построения телевизионных растров 4

Лабораторная работа 2. Исследование процесса формирования
сигналов изображения 7

^

Лабораторная работа 3. Исследование полного телевизионного
сигнала 10

Лабораторная работа 4. Измерение параметров черно-белого телевизионного изображения 12

^

Лабораторная работа 5. Изучение влияния шумов и помех
на качество телевизионного изображения 15

Лабораторная работа 6. Принципы формирования сигналов
цветного телевидения 17

^

Лабораторная работа 7. Исследование линейного
фотоэлектрического преобразователя на приборе с переносом заряда 23

Лабораторная работа 8. Исследование принципов работы
матричного ПЗС со строчным переносом 28

^

Лабораторная работа 9. Исследование характеристик
телевизионной камеры на матричном ПЗС со строчным переносом 33

Лабораторная работа 10. Исследование методов дискретного представления изображений 36

^

Лабораторная работа 11. Изучение методов цифровой обработки изображений 41

Лабораторная работа 12. Исследование методов обработки
и анализа цветных изображений 43

ПРИЛОЖЕНИЕ. Телевизионный осциллограф 47

Список литературы 49


Редактор А. В.Крейцер

Лицензия ЛР № 020617 от 24.06.98




Подписано в печать 99.99.99.99. Формат 60х84 1/16. Бумага тип. № 2.

Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,79. Уч.-изд. л. 3,0.

Тираж 100 экз. Заказ .

Издательско-полиграфический центр СПбГЭТУ (ЛЭТИ)

197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

1   2   3   4



Похожие:

В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconЛабораторная работа «Windows» Цель работы: Развитие профессиональных навыков работы в среде графической операционной системы Windows. Задачи работы: Работа с окна. Работа с файлами и папками
Контекстное меню вызывается нажатием правой кнопки мыши, содержит основной набор команд для работы с объектом. В качестве объекта...
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconН. Г. Горяева, О. В. Островская(Под ред. Б. М. Неменского) Изобразительное искусство
А. Т. Смирнов. Б. О. Хренников./Под ред. А. Т. Смирнова/Основы безопасности жизнедеятельности
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconМетоды нейроинформатики
Методы нейроинформатики / Под ред. А. Н. Горбаня; отв за выпуск М. Г. Доррер. Кгту, Красноярск, 1998. 205 с
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconУчебник для 8 класса. Цель и задачи урока
Формы работы учащихся: Фронтальная, индивидуальная, работа с компьютерной моделью, практическая работа
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconПлан работы. I. Организационная деятельность. П. Научно-методическая работа школы. III. Культурно-воспитательная работа. IV. Работа с родителями
Школа работает в 1 смену. Начало занятий в 830. Учебная неделя –шестидневная, в 1 классе пятидневная. Ежедневная физкультура до уроков....
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconИсследование на основе литературных источников 3; реферативная работа с обобщением и собственными выводами 2; компилятивная работа Достижения
К конференции допускаются исследовательские, реферативные, прикладные, творческие работы
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconРабочая программа социального педагога Пояснительная записка. Объектом работы социального педагога является: работа с учащимися работа с педагогами работа с родителями
В рамках этой службы осуществляется социально-педагогическое изучение детей для организации индивидуального подхода к ним, оказывается...
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconРабота с учениками работа с учителями
Регулярная профилактическая работа с учащимися, состоящими на внутришкольном учете и учете в пдн
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconПрактическая работа «Работа с текстами» Параметры страницы Задайте для данного файла следующие параметры: формат (размер) А4, ориентация книжная
В верхнем колонтитуле запишите свои данные: фамилия, имя, дата выполнения работы
В. Э. Саволайнен (работа 7), А. А. Манцветов (работы 8, 9), Н. В. Игнатьева (работа 12). Под ред. Р. Е. Быкова; спбгэту (лэти). спб., 1998. 48 с iconКонтрольная работа будет проводиться по темам №4 6 в письменной форме. Контрольная работа будет состоять примерно из 15 коротких вопросов, на которые надо дать короткие, но исчерпывающие ответы. Возможности переписать контрольную работы не будет

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©sov.opredelim.com 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы