Что такое цифровое изображение
Цифровое изображение
Цифровое изображение — изображение, представленное в цифровом виде.
Существуют три основных способа цифрового представления изображений:
См. также
Смотреть что такое «Цифровое изображение» в других словарях:
Цифровое изображение — графическая форма представления данных, предназначенная для зрительного восприятия. Каждое плоское изображение передается и запоминается построчно в виде одномерного сигнала. Изображения выводятся: на монитор в векторной или растровой форме; а… … Финансовый словарь
цифровое изображение — Изображение, которое представлено кодом либо цифровым сигналом. [Гипертекстовый энциклопедический словарь по информатике Э. Якубайтиса] [http://www.morepc.ru/dict/] Тематики информационные технологии в целом EN digital image … Справочник технического переводчика
цифровое изображение — skaitmeninis vaizdas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. digital image vok. digitalisiertes Bild, n rus. цифровое изображение, n pranc. image numérique, f … Automatikos terminų žodynas
цифровое изображение для большого экрана LSDI — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN large scale display imagLSDI … Справочник технического переводчика
буквенно-цифровое изображение — abėcėlinis skaitmeninis vaizdavimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. alphameric display; alphameric indication; alphanumeric display; alphanumeric indication; character display; character indication vok. alphanumerische Anzeige, f… … Automatikos terminų žodynas
Цифровое видео — Цифровое видео множество технологий записи, обработки, передачи, хранения и воспроизведения визуального или аудиовизуального материала в цифровом представлении. Основное отличие от аналогового видео в том, что видеосигналы кодируются и… … Википедия
Цифровое растровое изображение — растровое изображение, полученное в компьютерной издательской системе и представленное в ее памяти в виде матрицы числовых величин параметров изображения … Реклама и полиграфия
Цифровое анаморфирование — Размеры разных частей кадра 576i в прямоугольных пикселях при передаче с цифровым анаморфированием. В центре показаны размеры изображения 4:3 и 14:9 без обрезки Цифровое анаморфирование технология видеозаписи или телетрансляции ш … Википедия
Цифровое телевидение — Список стандартов цифрового телевизионного вещания Стандарты DVB (Европа) DVB S (Цифровое спутниковое ТВ) DVB S2 DVB T (Цифровое эфирное ТВ) DVB T2 DVB C (Цифровое кабельное ТВ) DVB C2 DVB H (Мобильное ТВ) DVB SH (спутниковое/м … Википедия
Цифровое кино — (цифровой кинематограф; Digital Cinema) современная технология кинематографа, основанная на использовании цифровых производства и распространения кинофильмов без использования кинопленки. Фильмы демонстрируются с жестких и оптических дисков … Википедия
Русские Блоги
Основы обработки изображений_ Что такое цифровое изображение
1. Цифровое изображение (Digital Image)
Такое определение можно найти в энциклопедии Baidu:
Цифровое изображение представляет собой изображение, полученное путем оцифровки аналогового изображения с использованием пикселей в качестве основных элементов, и может быть сохранено и обработано цифровым компьютером или цифровой схемой.
Есть несколько концепций, связанных с этим, мы узнаем по одному:
Как правило, у нас естьОптическая система линзПолученное изображение представляет собой смоделированное изображение, такое как камера в старом стиле. После того, как свет, отражаемый объектом, фокусируется через объектив камеры (объектив) и затвор, который контролирует экспозицию, на светочувствительном материале в темной коробке формируется скрытое изображение и обрабатывается (То есть, разработка и исправление) составляют постоянное изображение, и изображение, которое оно представляет, является объективным и реальным.
Современные компьютеры могут обрабатывать только цифровую информацию. Если мы хотим использовать компьютеры для обработки и хранения изображений, мы должны преобразовать непрерывную информацию об изображениях вЦифровая информация, Всего один«Проекция-свертка-обратная проекция»процесс. Как получить цифровые изображения, а также выборку и квантование изображений (сэмплирование и квантование) будет рассказано в следующей статье.
Изображение имеет разные значения серого и яркость в каждой точке, тогда как в цифровом изображении эти элементыдискретизацияТо есть, чтобы дать целочисленные координаты точки изображения, что означает, что цифровое изображение является прерывистым. Базовый элемент, включенный в эту минимальную единицу, называется пикселем.
Понятно, что функция точки в математике может быть аналогична, изображение является дискретной точкой.
Хорошо, теперь мы официально представляем цифровые изображения.
Как показано в этой двумерной матрице, число соответствует значению серого в точке. Эти специальные позиции и значения являются пикселями.
2. Типы изображений, поддерживаемые набором инструментов в MATLAB
Изображение в градациях серогоМатрица данных,поРазмер значения указывает на оттенок серого。
Когда элементы изображения в градациях серого имеют тип Uint8 (8-разрядное целое число без знака, 1 байт на пиксель), диапазон [0,255], черный 0, белый 255；
Когда элементами изображения в градациях серого являются Uint16 (16-разрядное целое число без знака, 2 байта на пиксель), диапазон составляет [0,65535];
Когда элементы изображения в градациях серого имеют двойной или сигнальный тип, диапазон обычно нормируется и калибруется как [0,1].
Например, в этом изображении в градациях серого значение, соответствующее каждой точке в матрице, является координатой z, а буква «D» является белой, что соответствует значению 255.
Например, определите матрицу A 256 * 256 в MATLAB, присвойте ему значение и, наконец, представьте его в виде изображения.
Если координаты, соответствующие i и j, попадают в этот круг с радиусом 64, значение равно 256, что является белым, в противном случае значение равно 0, черному.
Двоичное изображениеЛогический массив со значениями только 0 и 1, Либо 0, либо 1, белый или черный.
В MATLAB: двоичные изображения являются логическими массивами, даже если массив значений равен только 0 и 1, они не рассматриваются как двоичные изображения, а используютlogicalфункцияВы можете преобразовать числовой массив в двоичное изображение.
(1) Например, существующий числовой массив A,
Создайте логический массив B. Все ненулевые значения в A преобразуются в логический 1, а все 0 значений преобразуются в логический 0, поэтому не имеет значения, содержит ли A элементы, отличные от 0 и 1.
Функция логическаяПроверьте, является ли это логическим массивом.
1. Понятие цветовой модели:Цветовая модельЭто концепция, созданная для содействия стандартизации цвета путем установления стандартовСистема координат, Пусть в каждой точке представлены разные цвета, существует много видов цветовых моделей, большинство из которых для определеннойконкретныйОн построен на оборудовании или в приложении и представляет собой цветовую гамму естественного света.
2. Три элемента изображения:размер，глубина，придел
(1) Размер: соответствует цифровому изображениюКоличество строк и столбцов матрицы
(2) Глубина: хранит количество бит, занимаемых каждым пикселем, то есть битовую глубину
(3) Канал: может рассматриваться как «стопка» серого компонента изображения
3. Общие цветовые модели
（1）RGB Model
Цветовая модель RGB основана наДекартова система координатВ изображении RGB можно увидеть какM * N * 3 цветных пиксельных массива, Каждый цветной пиксель представляет собой красный, зеленый и синий компонент, соответствующий определенной пространственной позиции. Пусть fR, fG и fB обозначают трехкомпонентные изображения, которые передаются в MATLABОперация подключения (кошка)Объедините их в цветное изображение.
Пользовательская функция Matlabrgbcube Для генерации RGB-кубов:
Оригинальная картина
R
G
B
（2）HSI Model
HSI (Hue Hue, Насыщенность, Интенсивность)
Модель будетКомпонент интенсивности отделен от информации о цвете, содержащейся в цветном изображении. Может быть вКонусообразная система координатОписывает взаимосвязь между тремя величинами, угол центральной вертикальной оси представляет оттенок, расстояние от центральной вертикальной оси представляет насыщенность, а координата вертикальной оси представляет интенсивность.
(1) Математическая формула:
Три формулы могут получить три компонента
hsi = rgb2hsi (rgb)Где hsi и rgb представляют изображения
Следующий код демонстрирует его использование:
Например, чтобы преобразовать изображение куба RGB с белым фоном, которое мы получили ранее, в HSI, программа MATLAB выглядит следующим образом:
RGB
HSI
Исходное изображение
H
S
I
（3）CMY & CMYK Model
CMY (голубой, голубой, пурпурный, желтый)
Большинство будетНакопление пигментаОборудование на бумаге должно вводить данные CMY, которые можно понимать как накопление основных цветов для получения вторичных цветов. Преобразование между CMY и RGB легко достичь:
Предположим, что все значения цвета в данных RGB ужеНормализацииДо [0,1]
CMYK （ Голубая, пурпурная, желтая и черная клавиатура
Исходное изображение
C
M
Y
Есть много других цветовых пространств, которые не будут повторяться здесь, и в последующем будет более подробный обмен, спасибо за чтение.
Цифровое изображение, форматы JPEG и RAW: изучаем основы
Не так давно у нас был урок об устройстве современных фотокамер и их типах. Там мы немного коснулись темы формирования фотографического изображения. Сегодня же нам предстоит разобраться более подробно с тем, что же именно происходит после того, как свет проходит через объектив фотокамеры, как устроена матрица фотоаппарата и что из себя представляет готовая цифровая фотография.
Принцип работы матрицы цифрового фотоаппарата. Что такое разрешение?
Матрица фотоаппарата — это микросхема, на которой смонтированы миллионы светочувствительных датчиков. Каждый датчик регистрирует яркость освещения, попадающего на него. Таким образом из них составляется “мозаика” нашего изображения. Обратите внимание: датчик на матрице регистрирует только яркость падающего на него света, но не может получить никакой информации о цвете. Казалось бы, таким образом можно получить только монохромные, черно-белые изображения. Для получения цветного изображения применяется более сложное решение. Чтобы собрать информацию о цвете, необходимо как минимум три светочувствительных элемента, восприимчивых только к одному из базовых цветов спектра. Поэтому каждый элемент оснащается цветным светофильтром, который пропускает лучи только одного цвета, а остальные отсекает.
Сегодня в матрицах цветное изображение строится из трех базовых цветов: красного, зеленого и синего. Поэтому матрица аппарата представляет собой решетку, состоящую из “зеленых”, “красных” и “синих” датчиков. При этом разноцветные датчики на матрице могут располагаться по-разному. Например, самое широкое распространение имеет так называемый фильтр Байера, названный по фамилии его изобретателя.
Фильтр Байера или “Байеровская матрица”
Можно заметить, что зеленых элементов на нем присутствует вдвое больше, чем красных или синих. Это сделано для того, чтобы компенсировать высокую чувствительность к зеленому цвету человеческого глаза и давать цифровые изображения с привычными человеку цветами.
Матрица фотоаппарата Nikon D610
В итоге, имея данные о яркости и о цвете с каждого датчика, можно составить общее цветное изображение. Для этого в камере установлен процессор. Он анализирует поступающие с матрицы данные и составляет из них готовое изображение. Помимо этого, процессор отвечает за внесение в исходное изображение корректировок, установленных фотографом, как то выбранный им баланс белого, всевозможные эффекты обработки. Процессор отвечает и за создание конечного файла с фотографией.
Процессор фотокамеры Nikon D810 получает информацию с более чем 36 миллионов светочувствительных датчиков матрицы данного фотоаппарата, практически мгновенно выдавая результат в виде готового файла с изображением.
Мы выяснили, что и матрица фотокамеры, и цифровое изображение, получаемое с нее представляет из себя мозаику, состоящую из мельчайших точек, пикселей. Естественно, чем большее количество точек будет содержать изображение, тем детализированнее, качественнее оно получится. Сколько пикселей содержит изображение, полученное с фотоаппарата? Эта характеристика, называется разрешением. Одна и та же величина — разрешение, может выражаться несколькими способами. В случае с разрешением матрицы фотоаппарата просто измеряют число расположенных на ней пикселей. Поскольку счет пикселей, размещенных на матрице, идет на миллионы, их в этих самых миллионах и измеряют. Один миллион пикселей называется мегапикселем. В случае с разрешением готовой фотографии чаще используют другой метод. Разрешение цифровой фотографии может характеризоваться количеством точек, по горизонтали и вертикали изображения.
Из всей этой информации важно запомнить основное:
Сегодня наиболее распространены матрицы, сделанные по технологиям ПЗС (ССD) и КМОП (CMOS). Не погружаясь в теоретические дебри, стоит отметить лишь то, что КМОП — более перспективная технология, так как позволяет добиться большей светочувствительности, снизить цифровой шум, уменьшить энергопотребление. Практически все современные фотоаппараты сегодня имеют именно КМОП-матрицы.
Цифровой шум
Что такое цифровой шум? Наверняка все замечали, что иногда на фотографиях появляются “помехи”, “зерно”, мелкие точки разного цвета. Это и есть цифровой шум. Количество цифрового шума на фото напрямую зависит от характеристик матрицы фотоаппарата, от условий и параметров съемки.
Изображение с цифровым шумом.
Изображение без цифрового шума.
Цифровой шум больше всего проявляется при съемке на высоких значениях светочувствительности или при недостаточном освещении. Порой мелкие по размеру не слишком качественные матрицы (чаще всего матрицы в смартфонах) просто не могут дать изображение без шума. Также цифровой шум может появиться при обработке изображений.
RAW и JPEG
Экран выбора формата записи в меню фотоаппарата Nikon D5300.
Разберемся, как получаются файлы RAW и JPEG.
В случае с фотокамерами Nikon, при обработке будущего JPEG-файла процессор может расширить динамический диапазон фотографии при помощи функции D-Lightning — это поможет сохранить на фото детали в темных и в светлых участках при съемке контрастных сцен: пейзажей, портретов в контровом свете. То же самое можно сделать и при обработке RAW, однако это потребует специальных навыков, программ и времени.
Английское слово “raw” переводится на русский язык как “сырой”, “необработанный”. Так оно и есть. При съемке в RAW cигнал, поступающий с матрицы фотоаппарата, преобразуется процессором в файл, пригодный для записи на карту памяти без каких-то коррекций самого изображения. В файл записывается вся информация, полученная с матрицы. Файлы RAW в фотокамерах разных производителей могут иметь различные расширения: NEF, CR2, ARW. Однако для фотографа сути это не меняет. Для того, чтобы из “сырого” файла в формате RAW получить готовое изображение, его придется конвертировать на компьютере при помощи специальных программ — RAW-конвертеров. В RAW-конвертере фотограф может настроить и баланс белого, и поправить экспозицию файла, и внести многие другие коррекции.
Среди известных RAW-конвертеров можно выделить программы Adobe Lightroom, Adobe Camera RAW, Capture One. Все производители выпускают специальные RAW-конвертеры для своих фотокамер. Например, Nikon выпускает целых два конвертера. Nikon Capture NX рассчитан на продвинутую, профессиональную работу, тогда как бесплатный Nikon View NX подойдет начинающим фотолюбителям. Основное достоинство формата RAW — невероятная гибкость обработки. Ведь при обработке доступна абсолютно вся информация, полученная при съемке.
Сравнение RAW и JPEG. Качество снимков
Изучим, какое качество изображения можно получить при использовании JPEG и RAW. Для начала, просто оценим качество снимков, полученных напрямую с камеры.
Фрагмент кадра, сделанный в JPEG с максимальным качеством.
Прямая конвертация (без обработки) снимка из RAW с помощью конвертера Nikon View NX.
Видно, что файл JPEG выглядит даже чуть более резким. Спасибо алгоритмам обработки и сохранения, встроенным в камеру. А вот чтобы добиться той же резкости от снимка RAW, придется прибегнуть к обработке.
Посмотрим теперь возможности обработки снимков. Оценим возможность коррекции экспозиции кадров, сделанных в JPEG или RAW.
Классическая ситуация: снимок оказался слишком темным. Попробуем осветлить кадры формата JPEG и RAW.
Это фрагмент, “вытянутый” из RAW. Кадр удалось сделать светлее. Однако можно заметить, что из-за сильного повышения яркости, появилось небольшое количество цифрового шума.
А вот файл JPEG, подвергшийся тем же манипуляциям. Качество снимка очень сильно ухудшилось. Появилось огромное количество цифрового шума, нарушилась цветопередача.
Не для кого не секрет, что при съемке на высоких значениях светочувствительности, на фотографиях появляется цифровой шум. Во всех современных фотокамерах существует опция внутрикамерного шумоподавления. Процессор обрабатывает полученный снимок таким образом, чтобы снизить количество цифрового шума на снимке. Как правило, системы шумоподавления в камере работают лучше, чем шумоподавление в RAW-конвертерах. Ведь они “заточены” под конкретный фотоаппарат со своими особенностями. Шумоподавление в камере может применяться только к файлам JPEG.
Фрагмент фотографии, снятой в JPEG при ISO3200. Опция шумоподавления при высоких ISO установлена в положение “нормально”. Можно заметить, что шумов не так уж много (особенно для столь высокого ISO!), однако и резкость изображения снизилась. Любое шумоподавление несколько снижает детализацию картинки.
Фрагмент, сконвертированный из RAW без применения какого-либо шумоподавления.
Цифровой шум вполне заметен.
Во многих RAW-конвертерах присутствуют опции шумоподавления, однако их эффективность зависит от конкретной программы и от выбранных пользователем настроек.
И еще одна классическая ситуация: ошибка с балансом белого. Попробуем ее исправить при работе с JPEG и RAW.
Изменение баланса белого при обработке RAW прошло без каких-либо потерь в качестве снимка.
Попытка изменить баланс белого в JPEG закончилась провалом. Цветопередача далека от идеала, детали в светлых участках исчезли.
Когда использовать формат RAW?
Прежде всего тогда, когда вы хотите получить фотографии высокого качества, к тому же максимального гибкие в обработке. Еще вам понадобится при этом время и возможность после съемки файлы конвертировать, обрабатывать. Чаще всего RAW используется при профессиональной съемке: портретной, пейзажной, студийной.
Плюсы формата RAW:
Минусы формата RAW:
Когда использовать формат JPEG?
Разумеется, больше всего данный формат популярен среди фотолюбителей. Не каждый хочет изучать компьютерную обработку, иметь дело с довольно сложными программами — RAW-конвертерами. Файлы JPEG сразу после съемки можно открыть на любом электронном устройстве, послать по почте, выложить в интернет. Сегодня даже компьютер для этого не нужен, достаточно смартфона или планшета.
Однако, профессионалы тоже иногда используют JPEG. Их привлекает скорость работы, ведь время — деньги. Не всегда нужно получать изображения высочайшего качества годные к обработке, а важнее именно скорость и удобство работы. При репортажной съемке порой важно опубликовать (или отправить в редакцию, агентство) фотографии прямо сразу же после события: чем быстрее, тем лучше. Тогда на помощь фотографу-репортеру приходит JPEG.
Кстати, при съемке в JPEG доступны многие функции улучшения изображения, имеющиеся в любой современной камере: шумоподавление, улучшение цвета и контраста, функции расширения динамического диапазона и прочее. Можно добиться того, что без всякой компьютерной обработки наше фото будет выглядеть прекрасно. При этом съемка в JPEG накладывает на фотографа повышенную ответственность при: придется следить за всеми параметрами, не уповая на возможности обработки. Ошибки с балансом белого, огрехи с экспозицией после съемки поправить без серьезных потерь качества снимков не получится.
Плюсы формата JPEG:
Минусы формата JPEG:
Формат TIFF
Опция сохранения файла в формате TIFF. Меню фотокамеры Nikon D810
RAW+JPEG
Пока не определились с выбором формата или хочется получить фотографию, записанную и в RAW и в JPEG? Нет ничего проще. Все современные камеры предлагают опцию съемки сразу в двух форматах. Так же это удобно, если хочется сначала быстро просмотреть отснятый материал на каком-нибудь ноутбуке, смартфоне планшете, (ведь JPEG можно открыть на любом устройстве), отобрать понравившиеся кадры, а обрабатывать уже файлы RAW на рабочем компьютере, который сможет работать с ними. Очевидный минус такого варианта лишь один: на карте памяти получится вдвое больше файлов, так что она заполняется гораздо быстрее.
Выбор опции “RAW+JPEG” в меню фотокамеры Nikon D5300. Как видно, можно выбрать какого качества файл JPEG будет сохраняться файл RAW. Это удобно: можно при желании сэкономить место на карте памяти, выбрав опцию “RAW+JPEG низкого качества”. Для просмотра такие фото вполне сгодятся, а RAW позволит иметь копию снимка в максимальном качестве.