LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Удосконалення технології цифрового растрування зображень з модульованою частотою

частотно-градаційних характе-ристик дозволило дати порівняльну кількісну оцінку відомих алгоритмів цифрового растрування за принципом поширення похибки та проводити пошук нових алгоритмів з поліпшеними градаційними властивостями.

Запропоновано новий спосіб цифрового растрування зображень з модульованою частотою за алгоритмом блокового поширення похибки, який забезпечує стабільність відтворення растрового зображення і робить вибір фільтра менш критичним у порівнянні з поелементним опрацюванням зображення.

Практична цінність роботи полягає в розробці нової технології цифрового растрування, основу якої складає перша українська програма растрування з модульованою частотою “Растр ЧМ-1”. Головна функція програми – бінаризація півтонового зображення за відомими алгоритмами поелементного поширення похибки, розробленим алгоритмом блокового по-ширення похибки та алгоритмом, який може задати користувач. “Растр ЧМ-1” забезпечує необхідні можливості для додрукарської підготовки графічної інформації: коректування сканованого зображення, кольороподіл та підготовку зображень до виведення на фотоплівку чи прямого запису на формні основи будь-яким цифровим вивідним пристроєм.

Проведена технологічна апробація програми та одержано зразки фотоформ, офсетних форм, друкарських відбитків растрованих зображень з модульованою частотою.

Розроблений тест-об’єкт для дослідження відтворювальних властивостей (роздільної здатності) алгоритмів цифрового растрування з модульованою частотою.

Особистий внесок здобувача – основні ідеї та наукові дослідження, які виносяться на захист розроблені й отримані автором самостійно. У роботах [1, 9] автору належить участь у пошуку інформації про способи генерування частотно-модульованих растрових структур та їх класифікації, у роботі [2] здобувачеві належать експериментальні дослідження з визначення характеристик бінарної структури шляхом побудови вінерівських спектрів, у роботах [3, 6, 7] – участь у розробці методу досліджень частотно-модульова-них структур за частотно-градаційною характеристикою та експериментальні дослідження, у роботі [8] – участь у розробці нового способу растрування та експериментальні дослідження бінарних структур, одержаних за розробленим способом, у роботі [4] – формулювання основних вимог до технологічних можливостей програми “Растр ЧМ-1” та участь у її створенні.

Апробація результатів роботи. Матеріали дисертаційної роботи представлено автором на IV Міжнародній науково-практичній конференції “Безпека інформації в інформаційно-телекомунікаційних системах”, м. Київ, 22 – 25 травня 2001 р., звітній науково-технічній конференції УАД за 2001 р., м. Львів, 22-25 січня 2002 р., 2-ій Міжнародній науково-технічній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Оптоелектронні інформаційно-енергетичні технології”, м. Вінниця, 23-25 квітня 2002 р., звітній науково-технічній конференції УАД за 2004 р., м. Львів, 1 – 4 лютого 2005 р.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 7 статей у фахових виданнях (з них 1 одноосібно), отримано патент України, тези однієї доповіді.

Обсяг і структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 4 розділів, висновків, має загальний обсяг 176 сторінок. Містить 111 рисунків, 13 таблиць, 137 найменувань у списку використаних літературних джерел.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано її мету та завдання, наведено дані про наукову новизну і практичну цінність, узагальнено результати апробації роботи.

У першому розділі проаналізовано сучасний стан технології растрування зображень. Зокрема, на основі аналізу науково-технічної та патентної літератури досліджені характеристики відомих амплітудно-частотних впорядкованих та квазівипадкових бінарних структур, які використовують у сучасних технологіях цифрового растрування.

У другому розділі описано відомі та запропоновано нові методи аналізу та кількісної оцінки растрових зображень з частотно-модульованою структурою, одержаних за відомими алгоритмами цифрового растрування зарубіжних авторів із використанням різних фільтрів за принципом поши-рення похибки, фрактальних структур та базових матриць; розраховані вінерівські спектри растрових зображень з частотно-модульованою структурою; розроблено та перевірено методику розрахунку дискретного розподілу p(l) характерних відстаней l між сусідніми елементами aij за вибраними напрямами матриці-зображення. Дана методика дозволяє визначити усереднені значення для досліджуваної растрової структури і застосувати їх для вивчення частотних характеристик градаційної шкали:

(1)

де – середньостатистична віддаль між сусідніми елементами і відповідна їм середньостатистична частота растрових елементів.

На основі величин середньостатистичної частоти та відносної площі растрових елементів отримано залежність, яка є частотно-градаційною характеристикою (ЧГХ). Відносна площа елемента з частотно-модульованою структурою в даному у випадку розрахована за формулою:

, (2)

де Sвідн. – відносна площа растрових елементів aij, зі значенням інтенсивності Iij= 0, або Iij= 1, NM– розмірність матриці поля.

Розрахунком дискретних розподілів характерних відстаней (3) (рис. 1) доведено, що частотно-градаційна характеристика випадкової структури є лінійною залежністю (4).

, (3)

де р – імовірність знайти у випадковому нескінченному рядку “d-елемент” (друкарський елемент).


Рис. 1. Статистичні розподіли

довжин ланцюжків “d-елементів” випадкових растрових структур:точки – чисельні результати, крива 1 – S=1/4, крива 2 – S=3/4

(4)

Для досліджуваних структур різних розмірностей рівність (4) виконується з високою точністю. Лінійність частотно-градаційної характеристики обрано за критерій оцінювання природи растрової структури. “Ідеальна” (ЧГХ) має дві симетричні вітки: перша з них характеризує перехід від півтонів до світлих ділянок, друга – від півтонів до тем-них ділянок растрового зображення, а точка максимуму має координати [Sвідн.=50%, <>=0,5]. Таким чином, за виглядом (ЧГХ) будь-якого алгоритму растрування можна робити висновок про те, чи є генерована структура випадковою, і, якщо ні, то за характером відхилення від лінійної залежності – де і які саме регулярні утворення виникають.

Для дослідження бінарного растрового зображення використано метод розрахунку вінерівського спектра просторових частот для фазових голографічних оптичних елементів з довільним розподілом фаз. В даному випадку вінерівський спектр растрового поля в одиницях лінійних частот (мм-1) має вигляд:

(5)

Тут – модулююча функція має вигляд дискретного фур’є-розкладу

, (6)

де – кореляційні коефіцієнти розраховуються за формулою:

(7)

Набір кореляційних коефіцієнтів описує взаємне розташування растрових елементів. При чому для будь-якого елемента аналізуються всі оточуючі “сусіди” за будь-яким напрямом. На основі отриманих значень

кореляційних коефіцієнтів розраховуються по рядках та по стовпцях частотно-модулюючі функції:

(8)

Дані функції однозначно і повно характеризують частотні властивості растрового зображення з довільним розподілом растрових елементів.

Розроблено радіальний тест-об’єкт для дослідження роздільної здатності (R) растрового зображення, який поряд з ЧГХ забезпечує детальне вивчення впливу алгоритму растрування на відтворення зображення.


Таблиця 1.


У третьому розділі досліджено способи цифрового растрування, а саме – проведена порівняльна характеристика властивостей растрових структур, отриманих за різними алгоритмами поширення похибки.

За результатами досліджень встановлено, що растрові структури, отримані за відомими алгоритмами (Табл. 1), псевдовипадкові. Більшість з них мають тенденцію до утворення регулярних візерунків різного виду. Візуально це демонструють растровані градаційні шкали, сюжетні зображення та аналітично підтверджують ха-р