DIGITÁLIS KÉPFELDOLGOZÁS ALAPFOGALMAK

Képszenzorok A képszenzor a beérkező fényenergiát elektromos energiává alakítja Az analóg elektromos mennyiség digitalizálásával nyerjük a digitális képet Három alapvető típusú szenzor létezik - pontszenzor - vonalszenzor - mátriksz-szenzor

Pontszerű szenzorok Fotódióda: a kimeneti feszültség arányos a fény intenzitásával A 2D kép a szenzor x és y tengely menti mozgásával alakul ki

Vonalszenzorok Több pontszerű szenzor helyezkedik el egy vonal mentén A kép úgy alakul ki, hogy a szenzor a vonalra merőlegesen mozog

Mátriksz szenzorok Ez a struktúra tipikusan a digitális kamerákban jelentkezik – CCD Minden cella kimenete a beérkező fényerő integráljával arányos A pontszerű és a vonalszenzorral ellentétben a szenzornak nem szükséges mozogni

A kép digitalizációja Digitalizáció mátriksz szenzorral: a kép minősége a térbeli rezolúciótól (pikszelek száma) és a kvantizációs szintek számától (szürkeárnyalatok) függ

A digitális kép reprezentációja A képet egy MxN nagyságú mátriksz segítségével ábrázoljuk. Minden képpontot pikszel-nek vagy pel-nek (picture element) nevezünk. Fekete-fehér kép esetén a pikszelt a szürkeárnyalata jellemzi (egy az L közül).

A digitális kép reprezentációja

Térbeli rezolúció Decimáció (subsampling), lépés: 2. Minden lépésben minden második sort és oszlopot őrizzük csak meg. Minden lépésben a kép felszíne 4-szer csökken.

Térbeli rezolúció Interpoláció 1024x1024 pikszelre a sorok és oszlopok replikációjával (ismétlésével)

Amplitúdó rezolúció Az amplitúdó rezolúció effektusa: - a térbeli rezolúció állandó, CAT kép, 452x374 pikszel A szürkeárnyalatok száma (bit/pikszel) csökken: - 256 szint (8 bit) - 128 szint (7 bit) - 64 szint (6 bit) - 32 szint (5 bit) Szabvány: 8 bit, néha 16 bit (orvosi alkalmazások)

Amplitúdó rezolúció A szürkeárnyalatok száma csökken: - 16 szint (4 bit) - 8 szint (3 bit) - 4 szint (2 bit) - 2 szint(1 bit) Hamis kontúrok jelentkeznek (false contouring) 256x256 pikszeles kép esetén legalább 64 szürkeárnyalat kell

A rezolúció befolyása Különböző képeknek más-más paraméterei vannak Tömeg – sok képrészlet Kamerman – több képrészlet Lena – kevés képrészlet

Térbeli rezolúció Rezolúció növelése: (zoom-ing) - a piros pikszelek értékeinek becslése a kék pikszelek alapján Rezolúció csökkentése (shrinking): a kék pikszelek értékeinek becslése a piros pikszelek alapján - az alias-ing elkerülése miatt szükséges az LP szűrés

Térbeli rezolúció Legközelebbi szomszéd interpoláció – nearest neighbor. - az új pikszel annak a pikszelnek az értékét kapja amelyhez a legkisebb az euklideszi távolsága (az új pikszel értékét egy pikszel határozza meg). - ez a legegyszerűbb módszer, de mozaik effektus jelentkezik.

Térbeli rezolúció Bilineáris interpoláció: az új pikszel a négy legközelebbi pikszel alapján kapja az értékét Összetettebb interpolációs módszerek: az új pikszelek értékét még nagyobb szomszédság alapján határozzuk meg - ezeknek a módszereknek nagy a számítási igényük

Térbeli rezolúció Legközelebbi szomszéd Bilineáris interpoláció 1024x1024 pikszeles képek amelyeket 128x128, 64x64 és 32x32 pikszeles képek interpolációjával nyertünk Legközelebbi szomszéd Bilineáris interpoláció

Pikszelek közötti összefüggések A p(x,y) koordinátájú pikszel szomszédai: - N4(p) – 4-szomszédság (horizontális és vertikális) - ND(p) – 4 átlós irányú szomszéd - N8(p) – mind a 8 szomszédos pikszel N8(p)= N4(p) + ND(p) A p és q pikszelek akkor 4-szomszédok ha q € N4(p) A p és q pikszelek akkor 8-szomszédok ha q € N8(p)

Pikszelek közötti távolság Távolságok - a p és q pikszelek euklideszi távolsága - a p és q pikszelek D4 távolsága (city-block): - a p és q pikszelek D8 távolsága (chessboard): A D4 és a D8 csak a koordinátáktól függnek, az útvonaltól nem.