Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Сентября 2013 в 21:37, курсовая работа
Целью данной курсовой работы является создание редактора в программе MatLab. В данной курсовой работе будут описаны принципы коррекции изображений. Рассмотрены виды графических растровых форматов, а так же пример и полное описание программы, созданной в программе MatLab. Эта программа будет предназначена для выполнения простейших операций направленных на коррекцию изображений стандартного формата, а так же данная программа даст возможность хранить изображения, прошедшие коррекцию, на жестком диске ПК пользователя в формате .JPEG.
Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО «Омский государственный технический университет»
Факультет гуманитарного образования
Кафедра «Дизайн и технологии медиаиндустрии»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Цифровая обработка информации»
на тему
«Обработка изображений в среде Matlab»
Выполнил: ст-т группы ИТМ-310
Глотов М.В.
Руководитель: ассистент кафедры ДТМ
Сазонов В.С.
Работа сдана на проверку «________»
Работа защищена с оценкой «________»
Омск – 2012
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
С появлением доступных сканеров, цифровых фотоаппаратов, Web-камер люди получили в свои руки большое количество цифровых изображений. Это породило потребность в их обработке, восстановлении, создании на их основе новых изображений, фотомонтажей, коллажей и т.д. Изучение графических растровых редакторов позволяет подготовить учащихся для возможной профессиональной деятельности в сферах рекламного дизайна, полиграфического дизайна, веб-дизайна, дизайна интерьеров, ландшафтов, одежды, в профессиональных фото-студиях, в салонах красоты, в редакциях журналов и газет, и во многих других сферах. Графические редакторы ведущих производителей, к примеру программы фирмы Adobe, доступны не каждому в силу своей сложности, цены и доступности в плане освоения их обычными пользователями.
Целью данной курсовой работы является создание редактора в программе MatLab. В данной курсовой работе будут описаны принципы коррекции изображений. Рассмотрены виды графических растровых форматов, а так же пример и полное описание программы, созданной в программе MatLab. Эта программа будет предназначена для выполнения простейших операций направленных на коррекцию изображений стандартного формата, а так же данная программа даст возможность хранить изображения, прошедшие коррекцию, на жестком диске ПК пользователя в формате .JPEG.
Система цветов называется аддитивной (additive), что в переводе означает «складывающая/дополняющая». Иными словами берется черный цвет (отсутствие цвета) и добавляем к нему первичный, основные цвета, складывая их друг с другом до получения белого цвета.
Пример этой аддитивной системы цветов – система RGB, Red/Green/Blue – Красный/Зеленый/Синий. Экран компьютера или телевизора, как и всякое другое неизлучающее свет тело – изначально темное. Его исходным цветом является черный. Все остальные цвета получаются путем использования комбинации таких цветов, которые в своей смеси должны образовать белый цвет. Опытным путем была выведена комбинация «красный, зеленый, синий» - RGB. Черный цвет в схеме отсутствует, так как этот цвет– это цвет «черного» экрана. Значит, описание отсутствия цвета в схеме RGB соответствует черному цвету.
Субтрактивные схемы
Система цветов называется субтрактивной «subtractive», что в переводе означает «вычитающая/исключающая. Иными словами берется белый цвет, присутствие всех цветов, и, нанося и смешивая краски, удалив из белого определенные цвета вплоть до полного удаления всех цветов – получается черный.
Для цветов, которые получаются путем смешивания красок, пигментов или чернил на ткани, бумаге, полотне или другом материале, в качестве цветовой модели используется система CMY (cyan / magenta / yellow – циан / фуксин / желтый).
Эта аддитивная схема принята в большинстве световых аппаратных решений, включая мониторы. Базовыми являются 3 цвета: красный (Red), зелёный (Green) и синий (Blue).
Рис. 1. Схема RGB
Результат смешения основных компонентов наблюдается на рисунке (рис. 1). Нередко говорят о пространстве цветов RGB, понимая под координатами количество той или иной составляющей (рис. 2).
Рис. 2. Пространство цветов RGB
Каждый конкретный цвет в таком случае обозначается точкой в пространстве.
Почему же именно красный, зелёный и синий? Основой человеческого зрения является сетка из сенсоров света, расположенная внутри нашего глаза. Эти сенсоры реагируют на волны различной длины, посылая мозгу комбинации электрических сигналов. Вопрос в том, как эти сенсоры посылают информацию.
Человеческому зрению приходится
работать быстро, чтобы справиться
с потоком ежесекундно
Для начала стоит сказать, что такая схема, как CMYK, обязана своим существованием чисто технологическим причинам. Есть субтрактивная схема CMY, в которой базовые цвета – это бирюзовый (Cyan), пурпурный (Magenta) и жёлтый (Yellow) (рис. 3).
У данной схемы есть серьезный недостаток: при смешении краски не дают черного цвета. Поэтому была придумана схема CMYK с добавленным четвёртым цветом – чёрным (blacK, буква B не используется во избежание путаницы с Blue из RGB). Схема абсолютно избыточна в том смысле, что разным числовым комбинациям количества базовых цветов нередко соответствует один и тот же видимый цвет.
Теперь CMY задают оттенок и часть темноты, а другая часть задается только K, который на оттенок, естественно, не влияет. При этом соотношение CMY + K подбирается так, что получившаяся комбинация великолепно отображается существующими красками.
Данная схема используется исключительно в полиграфии и смежных с ней отраслях.
Рис. 3. Схема CMYK
Что получается при смешении основных компонентов, вы можете наблюдать на рисунке. Нередко говорят о пространстве цветов CMY, понимая под координатами количество той или иной составляющей (рис. 4).
Рис. 4. Цветовое пространство CMYK
Каждый конкретный цвет в таком случае обозначается точкой в пространстве. Почему же были выбраны именно бирюзовый, пурпурный и жёлтый цвета? Дело в том, что в отличие от мониторов, которые сами излучают свет, принтеры, а вернее их распечатки, вынуждены пользоваться отражённым светом. В зависимости от того, какую часть света краска поглощает, а какую отражает, мы видим разные цвета. Если две краски смешать, то смесь будет поглощать все те цвета, которые поглощала первая краска, и все те, которые поглощала вторая, а отражаться будет то, что осталось. Ниже приведены различные варианты отражения от чистых красок и их смесей (рис. 5).
Рис. 5. Варианты отражения света
от чистых красок и их смесей
Конечной целью комитета CIE была разработка повторяемой системы стандартов цветопередачи для производителей красок, чернил, пигментов и других красителей. Самая важная функция этих стандартов — предоставить универсальную схему, в рамках которой можно было бы устанавливать соответствие цветов. В основу этой схемы легли Стандартный Наблюдатель и цветовое пространство XYZ, однако несбалансированная природа пространства XYZ, вызванная тем, что человек различает разницу между оттенками зелёного и жёлтого гораздо лучше, чем между оттенками красного и пурпурного, сделала эти стандарты трудными для четкой реализации. В результате CIE разработал более однородные цветовые шкалы – CIE Lab и CIE Luv. Из этих двух моделей более широко применяется модель CIE Lab. Хорошо сбалансированная структура цветового пространства Lab основана на той теории, что цвет не может быть одновременно зеленым и красным или желтым и синим. Следовательно, для описания красно-зеленого и желто-синего атрибутов можно воспользоваться одними и теми же значениями. Когда цвет представляется в пространстве CIE Lab, величина L обозначает яркость (luminosity), a - величину красно-зеленой составляющей, а b - величину желто-синей составляющей (рис. 6).
Рис. 6. Цветовая схема CIE Lab
Рис. 7. Видимое стандартным
Рис. 8. Видимое 4-ч красочным типографским
станком пространство CIE Lab
Графический формат – это метод хранения графической информации, а именно изображений, рисунков, фотографий.
Форматы векторных изображений:
Комплексные форматы изображений:
Форматы растровых изображений
ICO (Windows icon) позволяет хранить значки файлов в Microsoft Office. Такой формат имеет прямую аналогию CUR (Windows cursors), которая хранит курсоры. Стандартный размер - это квадратный значок со стороной 16, 32, 48 пикселов. Могут использоваться значки и с другими размерами, например: 24, 40, 60, 72, 92, 108, 128 пикселов. Такие значки хранятся в несжатом виде. Цвет значков может быть естественным (True Color), High Color или с определенной палитрой (может состоять из 256, 16 или 2 цветов).
Формат ICO очень близок к BMP. Главное их отличие – маска, которая «кладется» на задний план изображения. Формат ICO очень близок к BMP. Главное их отличие – маска, которая «кладется» на задний план изображения.
BMP (bitmap) – графический формат для хранения растровых изображений. Первоначально BMP хранил только аппаратно-зависимые растры, теперь современные технологии позволяют хранить и аппаратно-независимые (DIB – Device Independent Bitmap). Такой формат и поддерживают системы Windows и OS2. Расширение формата BMP: *.bmp, *.dob и *.rle. Глубина цвета составляет от 1 до 48 бит на пиксель.
4 части файла формата BMP:
Truevision
TGA (TGA) – вид растрового графического
формата. Создание формата принадлежит
фирме Truevision Inc. в 1984 году.
Расширение: .tga в системах DOS, или .tpic на
компьютерах Macintosh.
Формат состоит из 5 частей:
PNG (Portable Network Graphics) - формат PNG, являющийся плодом трудов сообщества независимых программистов, появился на свет как ответная реакция на переход популярнейшего формата GIF в разряд коммерческих продуктов. Этот формат, в отличие от GIF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия. Как недостаток формата часто упоминается то, что он не дает возможности создавать анимационные ролики. Зато формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности что, безусловно, выделяет его на фоне всех существующих в данный момент форматов. Так как формат создавался для Интернета, в его заголовке не предназначено место для дополнительных параметров типа разрешения, поэтому для хранения изображений, подлежащих печати, PNG плохо подходит, для этих целей лучше подойдет PSD или TIFF.
GIF (Graphics Interchange Format) - является одним из самых популярных форматов изображений, размещаемых на веб-страницах. Отличительной его особенностью является использование режима индексированных цветов (не более 256), что ограничивает область применения формата изображениями, имеющими резкие цветовые переходы. Небольшие размеры файлов изображений обусловлены применением алгоритма сжатия без потерь качества, благодаря чему изображения в этом формате наиболее удобны для пересылки по каналам связи глобальной сети. В GIF реализован эффект прозрачности и возможности хранить в одном файле несколько картинок с указанием времени показа каждой, что используется для создания анимированных изображений.
JPEG (Joint Photographic Experts Group) - самый популярный формат для хранения фотографических изображений, является общепризнанным стандартом. JPEG может хранить только 24-битовые полноцветные изображения. Хотя JPEG отлично сжимает фотографии, но это сжатие происходит с потерями и портит качество, тем не менее, он может быть легко настроен на минимальные, практически незаметные для человеческого глаза, потери. Однако не стоит использовать формат JPEG для хранения изображений, подлежащих последующей обработке, так как при каждом сохранении документа в этом формате процесс ухудшения качества изображения носит лавинообразный характер. Наиболее целесообразно будет корректировать изображение в каком-нибудь другом подходящем формате, например TIFF, и лишь по завершению всех работ окончательная версия может быть сохранена в JPEG. Формат JPEG не поддерживает анимацию или прозрачный цвет, и пригоден в подавляющем большинстве случаев только для публикации полноцветных изображений, типа фотографических, в Интернете.
PSD (Adobe Photoshop) - является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop и отличается от большинства обычных растровых форматов возможностью хранения слоев (layers). Он содержит много дополнительных переменных (не уступает TIFF по их количеству) и сжимает изображения иногда даже сильнее, чем PNG (в тех случаях, когда размеры файла измеряются не в килобайтах, а в десятках или даже сотнях мегабайт). Файлы PSD свободно читаются большинством популярных просмотрщиков.